Unterschied zwischen Leitern und Isolatoren

Nicht jedes Atom ist gleich geschaffen. Der atomare Aufbau ist von Atom zu Atom unterschiedlich. Manche Atome sind nicht in der Lage, ihre Außenelektronen zusammenzuhalten. Man nennt sie freie Elektronen, weil sie frei von Atom zu Atom wandern können. Diese Elektronen geben elektrische Energie von einem Teilchen an ein anderes weiter und übertragen so Energie in Form von Elektrizität. Ein Leiter ist ein Stoff, der den freien Fluss elektrischer Ladung zulässt. Im Gegensatz dazu widersteht ein Isolator der Elektrizität, d. h. er hat genau die gegenteilige Wirkung auf den Elektronenfluss. Die Elektronen binden sich in den Atomen fest aneinander und behindern so den freien Fluss der elektrischen Ladung. Lassen Sie uns den Unterschied zwischen den beiden im Detail untersuchen.

Was sind Leiter?

Leiter sind Stoffe, durch die freie Elektronen leicht fließen können, wodurch Energie in Form von Elektrizität übertragen wird, da sich die Elektronen frei von Atom zu Atom bewegen. Vereinfacht ausgedrückt, erlauben Leiter den Elektronen, sich frei von Teilchen zu Teilchen in eine oder mehrere Richtungen zu bewegen. Wenn man ein elektrisch geladenes Elektron in einen Leiter schickt, trifft es auf ein freies Elektron und stößt es schließlich ab, bis es weitere freie Elektronen abstößt. Dadurch wird eine Art Kettenreaktion ausgelöst, bei der elektrische Ladung durch das Material fließt. Die meisten Metalle wie Kupfer, Aluminium, Eisen, Gold und Silber sind gute Leiter für Elektrizität, da sich die Elektronen frei von einem Atom zum anderen bewegen können. Kupfer ist zum Beispiel ein guter Leiter, weil es den freien Fluss der Elektronen sehr gut vorwegnimmt. Aluminium hingegen ist ebenfalls ein guter Leiter, aber nicht so gut wie Kupfer. Es ist sehr leicht und wird daher meist in Stromverteilungskabeln verwendet. Nehmen wir das Beispiel einer Glühbirne. Wenn Sie das Licht einschalten, fließt die elektrische Ladung durch den Draht, wodurch die Glühbirne Licht abgibt. Das ist nichts anderes als der Fluss von Elektronen zwischen Atomen.

Metalle sind die häufigsten Leiter von Elektrizität. Zu den anderen Leitern gehören Halbleiter, Elektrolyte, Plasmen sowie nichtmetallische Leiter wie leitfähige Polymere und Graphit. Silber ist ein besserer Leiter als Kupfer, kann aber wegen seiner höheren Kosten in den meisten Fällen nicht verwendet werden. Es wird jedoch für spezielle und empfindliche Geräte wie Satelliten verwendet. Auch Wasser, das mit Verunreinigungen wie Salz vermischt ist, kann als Leiter betrachtet werden.

Was sind Isolatoren?

Isolatoren hingegen sind Stoffe, die genau die gegenteilige Wirkung auf den Elektronenfluss haben. Diese Stoffe behindern den freien Fluss der Elektronen und hemmen so den Stromfluss. Isolatoren enthalten Atome, die ihre Elektronen fest an sich binden, wodurch der Elektronenfluss von einem Atom zum anderen eingeschränkt wird. Aufgrund der fest gebundenen Elektronen können sie nicht frei umherwandern. Vereinfacht gesagt, sind Stoffe, die den Stromfluss verhindern, Isolatoren. Diese Materialien haben eine so geringe Leitfähigkeit, dass der Stromfluss fast vernachlässigbar ist, weshalb sie häufig verwendet werden, um uns vor den gefährlichen Auswirkungen der Elektrizität zu schützen.

Einige gängige Beispiele für Isolatoren sind Glas, Kunststoff, Keramik, Papier, Gummi usw. Der Stromfluss in elektronischen Schaltkreisen ist nicht statisch, und die Spannung kann manchmal recht hoch sein, was sie ein wenig anfällig macht. Manchmal ist die Spannung so hoch, dass elektrischer Strom durch Materialien fließt, die nicht einmal als gute Leiter für Elektrizität gelten. Das kann zu Stromschlägen führen, denn auch der menschliche Körper ist ein guter Leiter für Elektrizität. Deshalb sind elektrische Leitungen mit Gummi ummantelt, das als Isolator wirkt und uns vor dem Leiter im Inneren schützt. Nimm ein beliebiges Kabel und du kannst den Isolator sehen, und wenn du den Leiter siehst, ist es an der Zeit, ihn zu ersetzen.

Unterschied zwischen Leitern und Isolatoren

1. Leiter ermöglichen einen freien Fluss des elektrischen Stroms, weil die Elektronen mit Leichtigkeit von einem Atom zum anderen wandern. Isolatoren hingegen widersetzen sich dem elektrischen Strom, weil sie den freien Fluss der Elektronen von einem Teilchen zum anderen nicht zulassen.
2. Leiter können leicht Energie in Form von Elektrizität oder Wärme übertragen. Isolatoren hingegen können elektrische Energie nicht so leicht übertragen und widerstehen daher der Elektrizität.
3. Leiter können aufgrund der freien Elektronen, die in ihrer Atomstruktur vorhanden sind, leicht Elektrizität durch sie hindurchleiten, Isolatoren hingegen können keine Elektrizität durch sie hindurchleiten.
4. Leiter sind Stoffe, deren Atome keine fest gebundenen Elektronen haben, so dass sie frei in eine oder viele Richtungen wandern können. Bei Isolatoren hingegen sind die Elektronen fest in den Atomen gebunden, was die Bewegung der Elektronen innerhalb des Nennbereichs der angelegten Spannung einschränkt.
5. Leiter haben in der Regel einen geringen Widerstand, aber keinen Nullwiderstand, es sei denn, sie sind Supraleiter. Isolatoren haben einen hohen Widerstand gegen Elektrizität.
6. Leiter leiten Elektrizität, während Isolatoren Elektrizität isolieren. Zum Beispiel ist der Metalldraht in einem Stromkabel ein Leiter, während die Ummantelung oder die Schutzhülle der Isolator ist.
7. Wenn du einen stromführenden Leiter berührst, kannst du sterben. Berührt man dagegen einen stromführenden Isolator, tut es nicht einmal weh, weil er dem elektrischen Strom widersteht.

Leiter vs. Isolatoren: Vergleichstabelle

Zusammenfassung zu Leitern und Isolatoren

Leiter und Isolatoren sind in Bezug auf ihre Eigenschaften und Funktionen praktisch entgegengesetzt. Der häufigste Unterschied zwischen den beiden ist, dass Leiter den freien Fluss von Elektronen von einem Atom zum anderen ermöglichen, während Isolatoren den freien Fluss von Elektronen einschränken. Leiter lassen elektrische Energie durch sie hindurch, während Isolatoren keine elektrische Energie durch sie hindurchlassen. Leiter haben eine hohe Leitfähigkeit, während Isolatoren eine niedrige Leitfähigkeit haben.