Klassifizierung von Materialien nach elektrischem Widerstand |

Klassifizierung von Materialien nach elektrischem Widerstand

Der elektrische Widerstand ist eine Eigenschaft von Materialien, die ihre Fähigkeit beschreibt, den Fluss elektrischen Stroms zu behindern. Er wird als der Widerstand einer Einheitslänge eines Materials mit einer Einheits-Querschnittsfläche definiert. Der Widerstand wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben Rho (ρ) bezeichnet und in Ohm-Metern (Ω·m) gemessen. Der Widerstand ist eine intrinsische Eigenschaft eines Materials und hängt von Faktoren wie seiner chemischen Zusammensetzung, Temperatur und Kristallstruktur ab.

Hoher und niedriger Widerstand

Materialien mit hohem Widerstand sind schlechte Stromleiter, während Materialien mit niedrigem Widerstand gute Leiter sind. Der Widerstand eines Materials kann mit folgender Formel berechnet werden: ρ = RA/L, wobei ρ der Widerstand, R der Widerstand einer Materialprobe, A die Querschnittsfläche der Probe und L die Länge der Probe ist. Der Widerstand eines Materials kann auch experimentell mit Techniken wie Vier-Punkt-Sondenmessungen gemessen werden, bei denen ein bekannter Strom durch eine Materialprobe geleitet und der Spannungsabfall über diese gemessen wird.

Anwendung in der Elektrotechnik

Der Widerstand ist eine wichtige Eigenschaft von Materialien in der Elektrotechnik, da er ihre Eignung für verschiedene Anwendungen bestimmt. Beispielsweise werden Materialien mit niedrigem Widerstand wie Kupfer und Aluminium für Verdrahtungen und elektrische Übertragungsleitungen verwendet, während Materialien mit hohem Widerstand wie Nichrom für Heizelemente in Geräten verwendet werden.

Klassifizierung nach elektrischem Widerstand

Materialien können anhand ihres elektrischen Widerstands in verschiedene Kategorien eingeteilt werden:

• Leiter: Materialien mit niedrigem elektrischem Widerstand, wie Metalle und einige Arten von Lösungen, werden als Leiter bezeichnet. Sie können elektrischen Strom mit minimalen Widerstand leiten und werden häufig in elektrischen und elektronischen Anwendungen verwendet.
• Isolatoren: Materialien mit hohem elektrischem Widerstand, wie Kunststoffe, Gummi und Glas, werden als Isolatoren bezeichnet. Sie können elektrischen Strom nicht leicht leiten und werden häufig verwendet, um elektrische Komponenten zu isolieren und zu schützen.
• Halbleiter: Materialien mit mittleren Widerstandsniveaus, wie Silizium und Germanium, werden als Halbleiter bezeichnet. Sie können verwendet werden, um den Fluss elektrischer Ladung zu steuern und zu manipulieren und werden umfangreich in der Elektronik und Computertechnik eingesetzt.
• Supraleiter: Materialien, die bei sehr niedrigen Temperaturen einen elektrischen Widerstand von Null haben, werden als Supraleiter bezeichnet. Sie können elektrischen Strom ohne Energieverlust leiten und werden in spezialisierten Anwendungen wie MRT-Geräten und Teilchenbeschleunigern verwendet.

Resistivität verschiedener Materialien

Hier sind Beispiele für Materialien mit ihren elektrischen Widerständen:

• Kupfer – Elektrischer Widerstand: 1.68 × 10^-8 Ω·m
• Aluminium – Elektrischer Widerstand: 2.65 × 10^-8 Ω·m
• Silber – Elektrischer Widerstand: 1.59 × 10^-8 Ω·m
• Gold – Elektrischer Widerstand: 2.44 × 10^-8 Ω·m
• Messing – Elektrischer Widerstand: 6.9 × 10^-8 Ω·m

Isolatoren:

• Glas – Elektrischer Widerstand: 10¹⁰-10¹⁴ Ω·m
• Gummi – Elektrischer Widerstand: 10¹³-10¹⁵ Ω·m
• Luft – Elektrischer Widerstand: 10¹⁶-10¹⁹ Ω·m

Halbleiter:

• Silizium – Elektrischer Widerstand: 2.3 × 10³ Ω·cm
• Germanium – Elektrischer Widerstand: 4.6 × 10² Ω·cm

Beachten Sie, dass die angegebenen Widerstandswerte ungefähre Angaben sind und je nach spezifischem Material und Bedingungen variieren können.