Simulation: Elektrische Leitfähigkeit

Elektrische Leitfähigkeit

Elektrischer Strom ist ein gerichteter Fluss von Ladungsträgern. Welche Ladungsträger dies sind, hängt vom Stoff ab.

Damit ein Stoff den elektrischen Strom leitet, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt sein: Es müssen geladene Teilchen vorhanden sein (Elektronen oder Ionen) und diese müssen frei beweglich sein. Fehlt auch nur eine der beiden Bedingungen, leitet der Stoff nicht — so wie festes Salz (Ionen vorhanden, aber im Gitter gebunden) oder ein Nichtleiter (frei bewegliche, aber ungeladene Teilchen).

Metall — Elektronenleitung

Im Metall sind Elektronen frei beweglich (Elektronengas). Bei angelegter Spannung wandern sie gerichtet zur Anode (+). Die Leitung erfolgt durch Elektronen, ohne dass Materie transportiert wird. Die Lampe leuchtet hell.

Salzschmelze — Ionenleitung

Beim Schmelzen eines Salzes (z. B. NaCl) werden die Ionen aus dem Gitter befreit. Bei Spannung wandern Kationen (+) zur Kathode (−) und Anionen (−) zur Anode (+). Die Lampe leuchtet mittelstark.

Salzlösung — Ionenleitung

In Wasser gelöste Ionen sind ebenfalls frei beweglich, aber durch Wassermolekül-Hüllen (Hydratation) verlangsamt. Die Ionenleitung ist etwas schwächer als in der Schmelze.

Nichtleiter — keine Leitung

Im Nichtleiter gibt es weder freie Elektronen noch freie Ionen. Alle Teilchen sind ungeladen und bewegen sich zufällig (Brownsche Bewegung). Spannung hat keinen Effekt — die Lampe bleibt aus.