Leiter
Ein elektrischer Leiter ist eine Substanz, in der sich elektrische Ladungsträger, üblicherweise Elektronen, unter Anlegen von Spannung leicht von Atom zu Atom bewegen. Leitfähigkeit ist im Allgemeinen die Fähigkeit, etwas wie Strom oder Wärme zu übertragen.
Reines elementares Silber ist der beste elektrische Leiter, dem man im Alltag begegnet. Kupfer, Stahl, Gold, Aluminium und Messing sind ebenfalls gute Leiter. In elektrischen und elektronischen Systemen bestehen alle Leiter aus festen Metallen, die zu Drähten geformt oder auf Leiterplatten geätzt sind.
Einige Flüssigkeiten sind gute elektrische Leiter. Quecksilber ist ein hervorragendes Beispiel. Eine gesättigte Salzwasserlösung wirkt als Wärmeleiter. Gase sind normalerweise schlechte Leiter, weil die Atome zu weit voneinander entfernt sind, um einen freien Austausch von Elektronen zu ermöglichen. Wenn eine Gasprobe jedoch eine signifikante Anzahl von Ionen enthält, kann sie als fairer Leiter fungieren.
Eine Substanz, die keinen Strom leitet, wird als Isolator oder dielektrisches Material bezeichnet. Gängige Beispiele sind die meisten Gase, Porzellan, Glas, Kunststoff und destilliertes Wasser. Ein Material, das ziemlich gut, aber nicht sehr gut leitet, wird als Widerstand bezeichnet. Das häufigste Beispiel ist eine Kombination aus Kohlenstoff und Ton, die in einem bestimmten Verhältnis gemischt wird, um einen konstanten und vorhersehbaren Widerstand gegen elektrischen Strom zu erzeugen.
Substanzen, die als Halbleiter bezeichnet werden, wirken unter bestimmten Bedingungen als gute Leiter und unter anderen Bedingungen als schlechte Leiter. Silizium, Germanium und verschiedene Metalloxide sind Beispiele für Halbleitermaterialien. In einem Halbleiter wirken sowohl Elektronen als auch sogenannte Löcher (Elektronenabwesenheiten) als Ladungsträger.
Bei extrem niedrigen Temperaturen leiten einige Metalle Elektrizität bei Raumtemperatur besser als jede bekannte Substanz. Dieses Phänomen wird Supraleitung genannt, und eine Substanz, die sich so verhält, wird Supraleiter genannt.