電気伝導性について
電気伝導性は、材料が電流を伝導する能力を表す物理的特性です。この特性は、一定量の電流を流すために必要な電圧の量として定義されます。電気伝導性のSI単位は、メートルあたりのジーメンス（S/m）です。銅、アルミニウム、銀、金などの金属は、高い電気伝導性で知られ、電気・電子アプリケーションに一般的に使用されています。これは、これらの材料が個々の原子に束縛されていない大量の自由電子を持ち、材料を自由に移動することができるためです。
電気伝導性の決定要因
材料の電気伝導性は、電荷担体（電子またはイオンなど）の密度と移動性、材料の構造、温度、その他の環境要因など、いくつかの要因によって決定されます。高い電気伝導性を持つ材料、例えば金属や一部の種類の塩や溶液は、電気を最小限の抵抗またはエネルギー損失で運ぶために、電気・電子アプリケーションで一般的に使用されます。他の低い電気伝導性を持つ材料、例えば絶縁体や半導体は、電気荷の流れを制御または操作するアプリケーションで使用されます。
電気伝導性と材料
電気伝導性は、外側の殻にある電子の数によって大きく決定されます。これらの電子は、移動電子が生成される容易さを決定します。もう一つの要因は、単位体積あたりの原子の数であり、これは電場に応答して容易に移動する電子の数を決定します。高い電気伝導性を持つ材料は、一般的に金属や合金、および一部の種類の塩や溶液です。これらの材料は、大量の自由電子を持ち、材料を自由に移動することができるためです。
材料の電気伝導性に関する分類
材料は、その電気伝導性に基づいて異なるカテゴリーに分類されます。ここにいくつかの一般的なカテゴリーがあります：
導体：金属や一部の種類の溶液など、高い電気伝導性を持つ材料は、導体として知られています。
絶縁体：プラスチック、ゴム、ガラスなど、低い電気伝導性を持つ材料は、絶縁体として知られています。
半導体：シリコンやゲルマニウムなど、中間レベルの電気伝導性を持つ材料は、半導体として知られています。
超伝導体：非常に低い温度で電気抵抗がゼロになる材料は、超伝導体として知られています。
イオン伝導体：イオンの移動によって電気を伝導する材料、例えば一部の種類の塩や電解質は、イオン伝導体として知られています。
電子の流れと電気・熱伝導性
導体に電圧が印加されると、電子が一定の方向に移動することを引き起こす電場が確立されます。しかし、電子は直線的には移動せず、導体の原子との衝突によってランダムな運動をします。これにより、電子の流れに対する抵抗が生じ、電場のエネルギーの一部が熱に変換されます。このランダムな運動により、電子はドリフト速度と呼ばれる平均速度を持ちます。ドリフト速度は電流に比例します。抵抗性材料では、外部電場の大きさにも比例します。
