Laufrichtungsbevorzugung bei Kabeln? Bei Wechselstrom?

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Materialien wie Kupfer, Silber, Gold enthalten viele bewegliche Elektronen, die den elektrischen Strom tragen, und bewegen sich frei durch das Kristallgitter der Atome. Ein cm³ enthält ca. 10²³ Atome. Bei realen Kristallen treten immer Störungen auf, die auf den Einfluss von Temperatur und Schwerkraft sowie auf Verunreinigungen zurückzuführen sind.

Als Kristalldefekte sind folgende Störungen möglich:
Punktdefekte
Liniendefekte | Versetzungen
Flächendefekte | Stapelfehler, Korngrenzen, Oberfläche
Raumdefekte | Einschlüsse, Blasen, Lunker

Metallische Bindung

Für eine anschauliche Deutung der metallischen Bindung kann man, wie bei der kovalenten Bindung, vom Modell der Atome mit ihren Orbitalen ausgehen und sich vorstellen, dass bei einer dichten Zusammenlagerung der Atome sich deren äußere Orbitale so weit überlappen, dass sie alle miteinander zusammenhängen. Da Elektronen nicht zu unterscheiden sind, können die betreffenden Valenzelektronen weder einzelnen Atomen zugeordnet noch in bestimmten Atomgruppen lokalisiert werden; die Orbitale sind für die Valenzelektronen durchgängig durch den ganzen Kristall.
Das bedeutet, dass bei Metallen zwischen den Atomen keine durch elektronische
Gegebenheiten festgelegte Bindungsrichtungen auftreten. Es wird eine dichteste Kugelpackung der Atomrümpfe angestrebt.

Die metallische Bindung ist ein nur mit der Wellenmechanik zu verstehender Vorgang. Die Fortpflanzung der Elektronenwellen erklärt die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und ihre Störanfälligkeit gegen Einbau fremder Atome in ein Grundgitter (Störung der Reflexion der Elektronenwellen an Kristallgitterebenen durch jede Unebenheit als Folge von Fremdatomen). Auch die Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit mit steigender Temperatur ist dadurch zu erklären.

Punktdefekte

Diese treten in Metallen außerordentlich häufig auf. Der einfachste denkbare Punktdefekt ist ein Fehlen eines Atoms irgendwo in der Struktur; statt dessen befindet sich an diesem Platz eine Leerstelle. Derartige Punktdefekte heißen Schottky-Defekte.
Umgekehrt kann auch ein zusätzliches Atom in der Struktur vorhanden sein; es befindet sich dann als Zwischengitteratom auf einem Zwischengitterplatz. Derartige Punktdefekte werden Anti-Schottky-Defekte genannt. Beide Defekte können auch in der Weise gekoppelt auftreten, dass ein Atom seinen regulären Platz in der Struktur verlassen hat und sich irgendwo anders auf einem Zwischengitterplatz befindet. Man spricht dann von Frenkel-Defekten bzw. Frenkel-Fehlordnung.

Prinzipiell sind alle aufgeführten Typen von Punktdefekten in einem Kristall gleichzeitig zugegen, jedoch überwiegt der Typ, der in der betreffenden Struktur die geringste Bildungsenergie hat. In reinen Metallen sind das meistens Leerstellen (Schottky-Defekte).

Versetzungen

Zur Kennzeichnung der Häufigkeit von Versetzungen dient der Begriff der Versetzungsdichte, d.h. die Gesamtlänge der in der Volumeneinheit enthaltenen Versetzungslinien oder die Anzahl der Durchstoßpunkte von Versetzungen an der Kristalloberfläche je Flächeneinheit. Die Versetzungsdichte in Metallen beträgt in Einkristallen üblicherweise 107 cm (100 km) Versetzungslinie pro cm³ (oder 107 Versetzungen pro cm²). Bei plastischer Verformung steigt dieser Wert um viele Zehnerpotenzen an.

Korngrenzen, Zwillingsgrenzen, Stapelfehler

An o.g. Defekten erkennt man, dass der Stromfluss nicht unbeeinflusst durch das hochwertige Kabel läuft. Auch wenn die Valenzelektronen sich im Kristallgitter frei bewegen können, müssen sie doch diese Defekte umgehen.
Die Elektronen wählen grundsätzlich den Weg des geringsten Widerstandes. Gerade am Beispiel der Korngrenzen erkennt man, dass das Tonsignal (Wechselstrom) hin u. U. einen anderen Weg zurücklegt als zurück, denn die Packungsdichte der Atome bedingt, welche Berührungspunkte zum kürzesten verlustfreiesten Weg beitragen.

In der Schmelze eines hochwertigen Elektrolytkupfers sind die Atome vollkommen frei beweglich. Erst beim Erkalten wird das Kristallgitter erzeugt und somit auch die o.g. Defekte.
Das Kupfer wird in Drähte gezogen und nachträglichen Wärmebehandlungen bei ca. 800 bis 900°C unterzogen um die Qualität zu verbessern.
Der Produktionsprozess bestimmt u. U. die Lage und Eigenschaft der Fehlstellen. 

Fazit:

Jedes Kupferkabel unterliegt diesen Eigenschaften und man sollte auf die Richtungsmarkierung achten.
Es sagt aus, dass diese Richtung mit Produktionsrichtung gleichzusetzen ist, in der gleiche Übertragungseigenschaften zu erwarten sind.

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