Leitfähigkeit

Als elektrische Leiter bezeichnet man alle Materialien, die über bewegliche Ladungsträger (z.B. Valenzelektronen in Metallen) verfügen, welche den elektrischen Strom leiten können.

Die elektrische Leitfähigkeit σ (Sigma) ist eine materialspezifische Kenngröße. Sie beschreibt, wie gut ein Material den elektrischen Strom leitet.

Der Kehrwert der spezifischen Leitfähigkeit ist der spezifische Widerstand ρ (rho). Er bringt zum Ausdruck, welchen Widerstand ein Material dem Fließen von Ladungsträgern entgegensetzt.

Zur Ermittlung dieser Materialkennwerte werden die Probengeometrie (Länge und Querschnittsfläche) und elektrische Größen (Spannungsabfall und Stromstärke bzw. Ohm’scher Widerstand) miteinander verknüpft:

σ  – spezifische Leitfähigkeit in S / m (Siemens / m, 1 m / Ω mm2 = 1 MS / m)

ρ   – spezifischer Widerstand in Ω mm2 / m

U  – Spannungsabfall in V (Volt)

I    – Stromstärke in A (Ampere)

R   – Ohm‘scher Widerstand in Ω (Ohm)

l    – Länge des Leiters in m

A   – Querschnittsfläche des Leiters in mm2

Im angloamerikanischen Raum wird die elektrische Leitfähigkeit im sogenannten IACS-System angegeben.

Die spezifische Leitfähigkeit, und damit auch der spezifische Widerstand, sind temperaturabhängig. Bei Metallen nimmt die spezifische Leitfähigkeit im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab, da durch die zunehmende thermische Bewegung der Atome dem Fließen der Ladungsträger ein erhöhter Widerstand entgegengesetzt wird.