Elektrische Leitfähigkeit
Elektrische Leitfähigkeit – thermophysikalische Messgröße
Die elektrische Leitfähigkeit ist eine physikalische Größe, die beschreibt, in welchem Maß ein Stoff elektrischen Strom leitet. Sie entscheidet, ob ein Stoff als Isolator oder als elektrischer Leiter geeignet ist. Außerdem wird sie genutzt, um Stoffe zu identifizieren.
Der elektrische Strom besteht aus bewegten Ladungsträgern. Er wird durch einen Spannungsunterschied zwischen zwei Polen verursacht.
Vom Material zwischen den Polen hängt die Stärke des elektrischen Stroms ab, der bei einer gegebenen Spannung fließt. Der Quotient aus Stromstärke (I) und Spannung (U) wird als elektrischer Leitwert (G) bezeichnet.
G=I/U
Der elektrische Leitwert ist sowohl von den Materialeigenschaften als auch von den Abmessungen des Materials abhängig.
Je größer die Querschnittsfläche und je kürzer der Abstand zwischen den Polen sind, umso mehr Strom fließt.
Für allgemeingültige Aussagen zum Material muss die Abhängigkeit von den Abmessungen ausgeschlossen werden.
Das erfolgt, indem der Leitwert (G) auf die Querschnittsfläche (A) und den Abstand (l) bezogen wird. Daraus ergibt sich die elektrische Leitfähigkeit (Sigma) eines Stoffes.
Sigma=G*l/A
Die Maßeinheit der elektrischen Leitfähigkeit ist Siemens pro Meter [S/m].
Mit dem Begriff “elektrischer Widerstand” wird der Kehrwert des Leitwertes bezeichnet. Der spezifische elektrische Widerstand ist der Kehrwert der Leitfähigkeit.
Die Leitfähigkeitsmessung erfolgt indirekt durch die Messung der Stromstärke, die sich bei einer gegebenen Spannung unter definierten Bedingungen einstellt.
Messgeräte liefern den Wert direkt, indem sie die ermittelte Stromstärke mit Hilfe der Gerätekonstanten umrechnen.
Dabei muss berücksichtigt werden, dass die elektrische Leitfähigkeit von der Temperatur abhängig ist. Der Zusammenhang zwischen elektrischen Größen und der Temperatur wird in der Thermoelektrik näher untersucht.
