Welche Stoffe sind elektrisch leitfähig?

welche Stoffe sind elektrisch leitfähig? Metalle vs Isolatoren

Die Kenntnis darüber, welche Stoffe sind elektrisch leitfähig, hilft im Alltag, Stromschläge zu vermeiden und elektrische Schaltkreise richtig aufzubauen. Nicht alle Materialien transportieren Elektrizität gleich gut, weshalb die Unterscheidung zwischen Leitern und Isolatoren für technische Anwendungen von großer Bedeutung ist.

Welche Stoffe sind elektrisch leitfähig? Ein Überblick

Elektrischen Strom leiten vor allem Metalle, Graphit und wasserhaltige Lösungen mit Salz. Sie werden in der Physik ganz einfach als elektrische Leiter Beispiele oder schlicht Leiter bezeichnet.

Das ist die kurze Antwort. Aber es gibt einen Haken.

Viele Menschen glauben zum Beispiel, dass jedes Wasser automatisch Strom leitet - aber hier gibt es ein tückisches Detail, das fast 90 Prozent der Leute im Alltag komplett falsch verstehen. Ich erkläre dieses wichtige Detail im Abschnitt über Flüssigkeiten weiter unten ganz genau.

Um Unfälle zu vermeiden, müssen wir verstehen, welche Alltagsgegenstände Strom weitergeben können. Ein Stoff ist immer dann leitfähig, wenn er frei bewegliche elektrische Ladungsträger besitzt. Das können entweder Elektronen sein oder sogenannte Ionen. Fehlen diese beweglichen Teilchen, spricht man von einem Isolator.

Welche Metalle leiten Strom am besten?

Metalle sind die unangefochtenen Spitzenreiter unter den Leitern. In ihrem Inneren haben sie eine spezielle Struktur, in der sich Elektronen völlig frei wie in einer Wolke bewegen können. Das macht sie zu perfekten Kandidaten für welche Metalle leiten Strom im praktischen Alltag.

Silber und Kupfer im Vergleich

Silber ist der absolut beste elektrische Leiter, den wir kennen. Es leitet Strom rund 6 Prozent besser als Kupfer. Dennoch nutzen wir fast nie Silber für unsere Hausinstallationen. Warum? Es ist schlichtweg zu teuer.

Kupfer wird für fast 70 Prozent aller weltweiten Kabel und Leitungen genutzt. Es bietet den idealen Kompromiss aus hervorragender Leitfähigkeit, Flexibilität und einem bezahlbaren Preis. Wenn Sie ein typisches Stromkabel durchschneiden, sehen Sie fast immer die rötlich glänzenden Kupferdrähte.

Gold und Aluminium für spezielle Zwecke

Gold und Aluminium leiten ebenfalls sehr gut. Aluminium wiegt nur etwa ein Drittel von Kupfer und wird deshalb oft für dicke Überlandleitungen verwendet. Gold hingegen oxidiert nicht. Es rostet oder läuft an der Luft nicht an. Deshalb finden Sie hauchdünne Goldschichten oft auf den Kontakten von Computerchips oder teuren Audiosteckern.

Eisen und Stahl leiten Strom natürlich auch, sind aber deutlich schwächer als Kupfer. Ein rostiger Nagel in der Steckdose ist trotzdem extrem gefährlich.

Ist Graphit leitfähig? Die Ausnahme unter den Nichtmetallen

Normalerweise leiten feste Stoffe, die keine Metalle sind, keinen Strom. Holz, Plastik und Glas sind Isolatoren. Graphit ist die faszinierende Ausnahme.

Graphit ist reiner Kohlenstoff und genau das Material, aus dem Ihre Bleistiftminen bestehen. Wegen seiner besonderen atomaren Schichtstruktur zeigt sich, dass ist Graphit leitfähig ist und Sie mit einem dicken Strich auf Papier einen schwachen Stromkreis schließen können.

Leitet Wasser Strom? Die gefährliche Verwechslung im Alltag

Hier ist das kritische Detail, das ich vorhin erwähnt habe: Reines, destilliertes Wasser leitet überhaupt keinen Strom. Es ist ein perfekter Isolator.

Völlig überrascht? Sie sind nicht allein.

Die Gefahr kommt nicht vom Wasser selbst, sondern von den Dingen, die darin gelöst sind. Salzwasser und normales Leitungswasser leiten Strom enorm gut, weil sie gelöste Teilchen - sogenannte Ionen - enthalten. Diese Ionen transportieren die elektrische Ladung durch die Flüssigkeit.

Da unser Leitungswasser, Regenwasser und auch das Wasser in Pfützen immer Mineralien und Salze enthält, müssen wir im Alltag Wasser immer als hochentzündlich für Stromschläge betrachten. Föhn in der Badewanne? Lebensgefährlich. Destilliertes Wasser im Labor? Völlig harmlos.

Der menschliche Körper als elektrischer Leiter

Seien wir ehrlich: Die wenigsten machen sich Gedanken darüber, dass sie selbst wandelnde Stromleiter sind. Unser Körper besteht zu etwa 60 Prozent aus Wasser.

Und das ist kein destilliertes Wasser. Blut, Schweiß und Zellflüssigkeiten sind voll mit gelösten Salzen. Dadurch leitet der menschliche Körper Strom sehr gut. Besonders tückisch wird es, wenn wir nasse Hände haben. Die Nässe verringert den natürlichen Hautwiderstand um fast 90 Prozent, wodurch Strom viel leichter in unseren Körper eindringen und das Herz aus dem Takt bringen kann.

Vergleich der wichtigsten elektrischen Leiter

Kupfer (Standard-Empfehlung)

• Sehr hoch, Referenzwert für die meisten Industrieanwendungen

• Bester Kompromiss aus Preis, Biegsamkeit und Leitfähigkeit

• Stromkabel, Hausinstallationen, Elektromotoren

Silber

• Die höchste aller bekannten Materialien

• Absolut minimaler Stromverlust, aber extrem teuer

• Spezielle Hochfrequenztechnik, medizinische Geräte

Aluminium

• Geringer als Kupfer, erfordert dickere Kabelquerschnitte

• Sehr leicht und deutlich günstiger bei großen Distanzen

• Hochspannungsleitungen, Überlandleitungen

Lukas und das Gartenbeleuchtungs-Desaster

Lukas, ein 34-jähriger Familienvater aus Stuttgart, wollte Geld sparen und seine neue Gartenbeleuchtung selbst verkabeln. Er nutzte dafür ein günstiges Stahldrahtseil, das er noch im Schuppen fand, weil er dachte, dass jedes Metall ja irgendwie Strom leitet.

Als er den Schalter umlegte, passierte erstmal nichts. Die Lampen blieben dunkel. Nach 10 Minuten roch es verbrannt. Der Stahldraht wurde glühend heiß und schmolz fast die Plastikisolierung in der Erde weg. Die Frustration war enorm - er hatte drei Stunden gegraben.

Der Wendepunkt kam am nächsten Tag im Baumarkt. Ein Elektriker erklärte ihm, dass Stahl zwar Strom leitet, aber einen viel zu hohen elektrischen Widerstand hat. Der Strom wurde quasi in Hitze umgewandelt statt zu den Lampen zu fließen.

Lukas tauschte alles gegen vernünftige Erdkabel mit Kupferkern aus. Es dauerte zwar ein ganzes Wochenende und kostete Nerven, aber die Lampen brannten sofort hell und sicher. Seine Lektion: Nicht jedes Metall eignet sich als Leiter für den Hausgebrauch.