Unter welchen Bedingungen kann Holz, das als elektrischer Isolator gilt, Strom leiten?

Holz wird nachgesagt, ein guter elektrischer Isolator zu sein. Deshalb wurden in der Vergangenheit die Gehäuse von Fernsehern und Radios aus Holz gefertigt. Neben seinen isolierenden Eigenschaften war es auch nicht magnetisierend, so dass die Geräte einwandfrei und sicher funktionierten. Wahrscheinlich haben Sie auch schon gehört, dass nichts passieren kann, wenn Sie sich auf einen Holzstuhl setzen, um eine Glühbirne zu wechseln, weil Holz keinen Strom leitet. Wenn es jedoch blitzt, ist der gefährlichste Platz unter einem Baum. Es gibt unzählige spektakuläre Bilder, in denen sich der Strom durch den einzigen Baum in der Landschaft entlädt. Das wirft die Frage auf: Leitet Holz Strom? Wann und warum Holz von einem Isolator zu einem elektrischen Leiter wird, erfahren Sie im Folgenden.

Ist Holz ein elektrischer Isolator oder nicht?

Das hängt vom Feuchtigkeitsgehalt ab. Je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt ist, desto besser ist das Holz als elektrischer Isolator geeignet. Wasserfreies Holz leitet überhaupt keinen Strom. Bei einem Wassergehalt von 8-12% ist die elektrische Leitfähigkeit sehr gering, und Holz gilt immer noch als Isolator. Mit steigendem Wassergehalt nimmt die Fähigkeit des Holzes, Strom zu leiten, zu. Diese Fähigkeit hängt auch von anderen Faktoren ab, die wir in Kürze analysieren werden.

Der Unterschied zwischen den oben genannten Beispielen liegt nicht nur in der unterschiedlichen Feuchtigkeit, sondern auch in der Stärke des Stromflusses. Wenn wir von normalem elektrischem Strom sprechen, also dem Strom, der benötigt wird, damit eine Glühbirne leuchtet oder ein Gerät funktioniert, geht es um die Fähigkeit des Holzes, den Strom durchzulassen oder nicht. Handelt es sich jedoch um einen sehr starken elektrischen Strom, wie z. B. Blitzschlag oder Stromleitungen, dann wird das Holz einfach durchgelassen, und seine Fähigkeit, dem Strom zu widerstehen, ist nutzlos. Ein Holzpfahl wird auf die gleiche Weise durchschlagen wie ein Baum, unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt. Es wird daher empfohlen, die Verwendung von Holz in der Nähe von Stromleitungen zu vermeiden, z. B. beim Besteigen einer Holzleiter für eine Tätigkeit in der Höhe.

Was bestimmt die elektrischen Isolationseigenschaften von Holz?

Elektrischer Strom ist die Bewegung eines Stroms elektrischer Ladungen in Form von Elektronen oder Ionen. Einige Materialien haben die Fähigkeit, diesen Fluss zuzulassen, andere nicht. Diese Fähigkeit hängt von der Art der Materialien und ihrer chemischen Zusammensetzung ab. Das Vorhandensein von freien Elektronen oder Ionen in der Zusammensetzung macht das Material zu einem guten Leiter für Elektrizität, während ihr Fehlen bedeutet, dass es isolierend wirkt. Bei Metallen sind die Elektronen lose an den Kern gebunden, so dass der elektrische Strom leicht geleitet werden kann. In den Grundbausteinen von Holz - Lignin, Zellulose und Hemizellulose - gibt es keine freien Ionen, und die Elektronen werden stark vom Kern angezogen. Der elektrische Strom findet keine Teilchen, die ihn weiterleiten könnten, und so wird der Ladungsfluss gestoppt.

Ein weiteres Hindernis für die Elektrizität ist die Porosität des Holzes. Wenn Wasser aus dem Holz entweicht, bleiben Hohlräume im Holz zurück, in die Luft eindringen kann, die keine Elektrizität übertragen kann. Aus diesem Grund wird Holz immer isolierender, wenn Luft das Wasser ersetzt.

Elektrischer Widerstand von Holz

Die Fähigkeit von Holz, dem Durchgang von elektrischem Strom zu widerstehen, wird als relektrischer Widerstand. Sie ist die wichtigste elektrische Eigenschaft von Holz und hängt von Feuchtigkeit, Temperatur, Holzart, Faserrichtung, Teilgröße und angelegter Spannung ab.

Luftfeuchtigkeit ist am wichtigsten. Je niedriger er ist, desto besser dämmt das Holz. Eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts im wassergebundenen Bereich, d.h. bis zu 30% Feuchtigkeit, verändert das Verhalten von Holz stark. Auf dieser Eigenschaft beruht die Messung der Holzfeuchte mit dem elektrischen Feuchtigkeitsmesser.

Temperatur ist umgekehrt proportional zum elektrischen Widerstand. Je höher die Temperatur ist, desto geringer ist der elektrische Widerstand. Das liegt daran, dass die freien Ionen im Wasser durch die höhere Temperatur aktiver werden.

Spezies. Holz ist kein homogenes Material und die Arten sind sehr unterschiedlich. Verständlicherweise ist auch das Verhalten unterschiedlich. Wie die Poren angeordnet sind, der Gehalt an Salzen und ähnlichen Stoffen, die Luft im Inneren des Holzes sind alles Faktoren, die die elektrische Leitfähigkeit beeinflussen.

Richtung der Fasern. Bei gleicher Feuchtigkeit kann die Leitfähigkeit unterschiedlich sein. Dies ist auch auf den Anteil der Längsfasern zurückzuführen. Je höher dieser Anteil ist, desto höher ist die Leitfähigkeit der Holzart. Solche Arten sind für die Pyrographie geeignet (Weide, Pappel, frasin, solide).

Abmessungen des Stücks. Je länger und dünner das Holz ist, desto leichter wird der Strom übertragen. Kürzere und dickere Stücke haben eine höhere elektrische Isolierfähigkeit.

Was macht Holz von einem Isolator zu einem elektrischen Leiter?

Es ist der Wassergehalt, der den Unterschied ausmacht. Aber es ist nicht das Wasser selbst, das den Strom leitet, sondern die darin gelösten Salze. Reines Wasser 100% ist ein perfekter elektrischer Isolator. Wenn Salze in Wasser gelöst werden, entstehen Ionen, und das Wasser wird zu einem stromleitenden Elektrolyt.

Das Wasser der Natur, das Wasser, das die Nahrung in den stehenden Baum treibt und das dem gefällten Baum entzogen werden muss, um ihn zu gutes Holz zum Baueni oder Möbel, ist es nicht rein. Es enthält viele gelöste Salze, die zum Träger des elektrischen Stroms werden. Sobald das Holz trocken ist, treten einige der Salze aus, andere bleiben in fester Form im Inneren und können keinen Strom leiten. Wenn das Wasser zurückkommt, lösen sich die Salze auf und die Elektrolytlösung entsteht wieder.

Die am häufigsten verwendeten Salze zur Erhöhung der Leitfähigkeit von Holz sind Natriumchlorid (Kochsalz) und Natriumbicarbonat (Backpulver).

Veredeltes Holz kann den Strom besser leiten, wenn es mit Hochglanzlacken oder metallhaltigen Farben oder Patinas behandelt wird. Antike Stücke mit vergoldeten oder versilberten Kanten oder Profilen leiten den Strom besser als einfache Stücke.

Zeichnen in Holz mit Strom

Die Fähigkeit von nassem Holz, Strom zu leiten, wird genutzt, um sogenannte Lichtenberg-Figuren zu erhalten. Dabei handelt es sich um spezielle Zeichnungen, die durch Verbrennung von Holz unter elektrischem Strom entstehen und elektrischen Entladungen in der Luft ähneln. Es handelt sich um eine sehr gefährliche Methode, da mindestens 2000 Volt erforderlich sind, um eine kleine Zeichnung zu erzeugen. Informationen über die Methode hierEs wird jedoch empfohlen, es nicht anzuwenden, da es viel zu gefährlich ist.

Um aus Holz ein elektrisch leitendes Material zu machen, verwenden Sie Wasser mit Backpulver. Kochsalz wird nicht empfohlen, da sich bei der hohen Temperatur, die durch die Entladung von Tausenden von Volt entsteht, giftige Chlorverbindungen bilden.

Ich hoffe, Sie finden die obigen Informationen nützlich. Ergänzungen sind wie immer willkommen. Und wenn Sie Fragen haben, können Sie diese in dem unten stehenden Feld stellen. Ich bin sicher, ich werde Ihnen antworten.