Metalle Die elektrische Leitfähigkeit
Schau dir zunächst das Video auf die folgenden Punkte hin an:
- Erkläre auf Teilchenebene, warum Metalle wie zum Beispiel Kupfer in Kabeln eingesetzt werden.
- Nenne zwei weitere Beispiele aus dem Alltag, bei denen Metalle aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit eingesetzt werden.
- In Kabeln wird meist Kupfer eingesetzt, obwohl Silber den elektrischen Strom besser leitet. Begründe.
Weiter unten findest du im Lerncheck die Antworten zu den Fragen und vertiefende Informationen.
Frage
Erkläre auf Teilchenebene, warum Metalle wie zum Beispiel Kupfer in Kabeln eingesetzt werden.
Antwort
Metalle besitzen eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit. Sie lässt sich mit Hilfe des Elektronengasmodells erklären.
Frage
Nenne zwei weitere Beispiele aus dem Alltag, bei denen Metalle aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit eingesetzt werden.
Antwort
Hochspannungsleitung, Blitzableiter
Frage
In Kabeln wird meist Kupfer eingesetzt, obwohl Silber den elektrischen Strom besser leitet. Begründe.
Antwort
Silber ist zu teuer, so dass man auf das günstigere Kupfer zurückgreift.
Metalle bezeichnet man auch als Leiter erster Ordnung. Hier sind die negativ geladenen Elektronen die beweglichen Ladungsträger.
Salze dagegen sind Leiter zweiter Ordnung. In Salzlösungen und -schmelzen, nicht aber im festen Salz, sind die Ionen die beweglichen Ladungsträger.
Dieses Modell erklärt unter anderem, warum Metalle Strom und Wärme so gut leiten. Unter Spannung wandern die Elektronen des Elektronengases zur Anode (Pluspol). Je höher die Temperatur wird, desto stärker schwingen die positiv geladenen Atomrümpfe. Das bedeutet: Die Elektronen kommen bei angelegter Spannung nicht mehr so schnell zur Anode, weil sie mit den schwingenden Atomrümpfen im Elektronengas zusammenstoßen. Da die Leitfähigkeit unmittelbar mit der Geschwindigkeit zusammenhängt, mit der die Elektronen von der Kathode (Minuspol) zur Anode fließen, leiten Metalle im warmen Zustand schlechter als im kalten. Aus diesem Grund werden Supraleiter, die besonders schnell leiten, besonders stark gekühlt.