Rechner für die elektrische Leitfähigkeit

Berechnen der elektrischen Leitfähigkeit in Siemens pro Meter und anderen Einheiten. Die Leitfähigkeit, auch als Konduktivität bezeichnet, beschreibt wie gut ein Gegenstand aus homogenem Material Strom leitet. Sie wird aus dem Leitwert des Materials auf einer bestimmten Strecke berechnet. Der Leitwert ist der Kehrwert des elektrischen Widerstands. Die Angabe der elektrischen Leitfähigkeit für verschiedene Materialien bezieht sich im Allgemeinen auf einen Querschnitt von einem Quadratmeter, also viel mehr als beispielsweise ein Kabel hat.

Die Formeln sind:
σ = G / s
G = I / U
R = U / I

Die Einheiten sind:
1Ω = 1V / 1A
1S = 1A / 1V

Bitte die Strecke eingeben, dazu Spannung und Stromstärke oder Leitwert oder Widerstand. Die elektrische Leitfähigkeit wird berechnet.

Beispiel: auf einer Flasche Mineralwasser ist eine elektrische Leitfähigkeit von 300 μS/cm angegeben. Gibt man also als Leitwert 300 Mikrosiemens und als Länge 1 Zentimeter ein, so erhält man eine Leitfähigkeit von 0,03 Siemens pro Meter und einen Widerstand von 3,333 Kiloohm.

Elektrische Leitfähigkeit wird in Siemens pro Meter angegeben, wobei Siemens, die Einheit des Leitwertes, der Kehrwert von Ohm ist, also eins geteilt durch Ohm. Entsprechend sind 5 Ohm 0,2 Siemens. Bei einer Strecke von 2 Metern mit diesem Leitwert hätte das zu Grunde liegende Material eine Leitfähigkeit von einem 0,2 S/m.

Um elektrischen Strom zu transportieren, verwendet man natürlich bevorzugt Materialien mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit. Bei Supraleitern ist die Leitfähigkeit unendlich, diese haben also keinen Widerstand. Supraleitende Materialien haben diese Eigenschaft allerdings nur bei tiefen, zumeist extrem tiefen Temperaturen. Es gibt den Begriff Hochtemperatursupraleiter, für solche mit Temperaturen von über -196 Grad Celsius, welche mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden können. Für die meisten praktischen Anwendungen sind diese daher nicht verwendbar.
Bei Raumtemperatur hat die Kohlenstoffmodifikation Graphen die besten Leitfähigkeit mit 100 Millionen S/m. Graphen ist allerdings in der Herstellung noch teuer, chemisch reaktiv und schwer zu integrieren. Das Metall mit dem besten Wert hat Silber mit 61 Millionen S/m, dieses ist aber auch teuer. Fast so gut und wesentlich billiger ist Kupfer mit 58, was meistens für Kabel verwendet wird. Auch Aluminium mit 37 wird als Leiter verwendet, da es noch mal um einiges günstiger und auch leichter ist. Dessen schlechterer Leitwert lässt sich mit einem größeren Querschnitt des Kabels kompensieren.