Bewegen sich nach Anlegen einer Spannung an ein Material darin befindliche elektrische Ladungsträger von einem Spannungspol zum anderen, spricht man von einem elektrischen Leiter. In der Elektronik und Technik bezieht sich der Begriff des elektrischen Leiters meist auf einen metallischen Leiter, einen sogenannten Elektronenleiter. Im Unterschied dazu dienen in Elektrolyten ( leitende Flüssigkeiten) und ionisierten Gasen positive und negative Ionen als elektrische Ladungsträger .
Elektronenleiter
In metallischen Leitern gehen die Metallatome untereinander feste Verbindungen ein. Dabei geben sie jeweils aus ihrer äußersten Elektronenschale Elektronen ab, die Valenzelektronen. Die Metallatome werden damit zu positiv geladenen Ionen, die sich zu einem gleichmäßigen Gitter ausrichten. Die freigewordenen Elektronen bewegen sich in einer Wolke zwischen den Atomen des Metallgitters, gleichen mit ihrer negativen Ladung die positiven Ladungen der Metallionen aus und halten die Gitterstruktur des Metalls zusammen. Das Metall ist nach außen elektrisch neutral.
Strom “fließt ” nicht mit Lichtgeschwindigkeit
Legt man an den Leiter eine elektrische Spannung an, bewegt sich ein Strom von Elektronen mit einer Geschwindigkeit von nur wenigen Millimetern pro Sekunde vom Minuspol zum Pluspol der Spannungsquelle. Trotzdem wird elektrische Energie in metallischen elektrischen Leitern nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ( fast 300000 km/s ) übertragen. Wie geht das?
Jede elektrische Spannung erzeugt ein elektrisches Feld zwischen den Spannungspolen, das sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Das elektrische Feld und seine Ausbreitung ist vergleichbar mit einer Druck- oder Schallwelle, die sich nur mit sehr viel höherer Geschwindigkeit bewegt.
Elektrische Leitfähigkeit
Es gibt “gute” und “schlechte” elektrische Leiter. Metallische Leiter besitzen sehr viele freie Ladungsträger und leiten den elektrischen Strom deshalb sehr gut. Besonders Gold und Silber. Wie gut ein Leiter den Strom leitet, wird oft mit der physikalischen Größe elektrische Leitfähigkeit ausgedrückt und meist in der SI-Einheit Siemens/m angegeben. Sie ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes des Leitermaterials.