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. Es isolierte nicht nur, sondern war auch nicht magnetisierend, so dass die Geräte ordnungsgemäß und sicher funktionierten. Wahrscheinlich hast du auch schon gehört, dass nichts passieren kann, wenn du dich auf einen Holzstuhl setzt, um eine Glühbirne zu wechseln, weil Holz keinen Strom leitet. Wenn es jedoch Blitze regnet, ist der gefährlichste Ort unter einem Baum. Es gibt unzählige spektakuläre Bilder, in denen sich der Strom durch den einzigen Baum in der Landschaft entlädt. Es stellt sich also die Frage: Leitet Holz Strom oder nicht? Wann und warum Holz von einem Isolator zu einem Stromleiter 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 den Strom überhaupt nicht. Bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 8-12% ist seine Fähigkeit, Strom zu leiten, sehr gering, so dass Holz immer noch als Isolator gilt. Mit steigendem Wassergehalt nimmt die Fähigkeit des Holzes, Strom zu leiten, zu. Diese Fähigkeit hängt auch von anderen Faktoren ab, auf die wir gleich noch eingehen werden.

Der Unterschied zwischen den oben genannten Beispielen ist nicht nur auf den Unterschied in der Feuchtigkeit zurückzuführen, sondern auch auf die Stärke des Stromflusses. Wenn wir über den normalen elektrischen Strom sprechen, der nötig ist, damit eine Glühbirne leuchtet oder ein Gerät funktioniert, geht es um die Fähigkeit des Holzes, den Strom fließen zu lassen oder nicht. Wenn aber ein sehr starker elektrischer Strom fließt, wie z. B. bei einem Blitzschlag oder bei Hochspannungsleitungen, dann wird das Holz einfach durchflossen, seine Fähigkeit, dem Strom zu widerstehen, ist nutzlos. Ein Holzmast wird genau wie ein Baum getroffen, unabhängig von seinem Feuchtigkeitsgehalt. Es ist daher ratsam, die Verwendung von Holz in der Nähe von Hochspannungsleitungen zu vermeiden, z. B. das Besteigen einer Holzleiter für eine Tätigkeit in der Höhe.

Was bestimmt die elektrischen Isolationseigenschaften von Holz?

Elektrischer Strom ist eine Bewegung eines Flusses elektrischer Ladungen in Form von Elektronen oder Ionen. Einige Materialien sind in der Lage, diesen Fluss durchzulassen, andere nicht. Diese Fähigkeit hängt von der Beschaffenheit der Materialien, ihrer chemischen Zusammensetzung, ab. Das Vorhandensein von freien Elektronen oder Ionen in der Zusammensetzung macht das Material zu einem guten Stromleiter, während ihr Fehlen bedeutet, dass es isolieren kann. Bei Metallen sind die Elektronen lose an den Kern gebunden, so dass der elektrische Strom leicht geleitet werden kann. In den Grundbestandteilen 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 abtransportieren könnten, so dass der Ladungsfluss gestoppt wird.

Ein weiteres Hindernis für den elektrischen Strom ist die Porosität des Holzes. Wenn Wasser aus dem Holz entweicht, bleiben Lücken im Inneren zurück, in die Luft eindringen kann, die keinen elektrischen Strom leiten 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 der Feuchtigkeit, der Temperatur, der Holzart, der Faserrichtung, den Abmessungen des Holzes und der angelegten Spannung ab.

Luftfeuchtigkeit ist das Wichtigste. Je kleiner sie ist, desto besser dämmt das Holz. Eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts im wassergebundenen Bereich, d.h. bis zu 30% Feuchtigkeit, verändert das Verhalten des Holzes stark. Diese Eigenschaft ist die Grundlage für die Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Holz mit einem elektrischen Feuchtigkeitsmessgerät.

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. Es ist verständlich, dass auch das Verhalten unterschiedlich ist. Wie die Poren angeordnet sind, der Gehalt an Salzen und ähnlichen Stoffen, die Luft im Inneren 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 der Anteil, 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. Kurze und dickere Stücke haben eine höhere elektrische Isolierfähigkeit.

Was macht Holz von einem Isolator zu einem Leiter für Elektrizität?

Der Wassergehalt macht den Unterschied aus. Aber es ist nicht das Wasser selbst, das den Strom antreibt, sondern die darin gelösten Salze. Reines 100%-Wasser ist ein perfekter elektrischer Isolator. Wenn Salze in Wasser gelöst werden, entstehen Ionen, und das Wasser wird zu einem Elektrolyten, der den Strom leitet.

Das Wasser in der Natur, das die Nahrung in den stehenden Baum treibt und das dem gefällten Baum entzogen werden muss, um ihn zu gutes Holz für den Baui 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 erscheint wieder.

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

Veredeltes Holz kann zu einem besseren Stromleiter werden, 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.

Zeichnungen 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 das Verbrennen von Holz mit elektrischem Strom entstehen und elektrischen Entladungen in der Luft ähneln. Es handelt sich um eine sehr gefährliche Methode, denn es sind mindestens 2000 Volt erforderlich, um eine kleine Zeichnung zu erzeugen. Informationen zu dieser Methode finden Sie unter hierEs wird jedoch empfohlen, es nicht anzuwenden, da es viel zu gefährlich ist.

Wasser mit Backpulver wird verwendet, um Holz in ein elektrisch leitfähiges Material zu verwandeln. 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.