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〈導体とは?〉

銅やアルミニウムなど、電線によく使用される物質は導体と呼ばれるものです。自由電子の数が多く、電気を良く通す物質として、主にケーブルの心線に用いられる。金や銀、鉄なども導体である。金属以外の導体で代表的なものに黒鉛がある。黒鉛は金属ではないが、電気を良く通する。

銅やアルミニウムなどは、電気が通しやすく、かつ安価で調達が容易な素材です。電路のための材料として利用されています。大電流を流す電力ケーブル、通信電線路となる弱電ケーブル、プリンターのプリント基板の導電部分でも活用されています。

【自由電子：物質内で特定の原子間の結合に束縛されず自由にうごきまわることができる電子のこと】

一般的には、電気抵抗が少ないほど良質な導体として分類されます。銅やアルミと比較して、銀は伝導率が非常に高いという特徴を持っていますが、希少な金属なため多用すると製造コストが高くなるります。大量の電流を流すケーブルの電線路として使用することはありません。電子回路や継電器の動作など、小電流で精密な動作を行う分野での利用に限られます。

銅は伝導率が高く、加工が容易でコスト面も安価という特徴があるので、大電流を流す電力ケーブルのほとんどは、導体として銅を選定する。鉄は銅・アルミニウムと比べると抵抗値が高いため、ケーブルの材料としては使われません。

アルミニウムは銅よりも伝導率が悪く、多くの電流を流せないが、銅よりも軽量であるという利点を生かして送電線に用いられる。送電線は数百メートルの鉄塔間をつなげるため、導体としての性能のほか、軽量で強度が高いことも同様に重要視される。

〈絶縁体〉

自由電子の移動が少ない物質は、絶縁体として分類されており、電気を流すことができません。ゴムやガラスなどは電気を通さない物質ですので、絶縁体に分類されています。

絶縁体は、電子が束縛されており自由電子がない状態のため、よほど高い電圧を与えなければ自由電子が発生しない。ガラス・ゴムは電気を通さないので代表的な絶縁体であり、プラスチック、木、油なども絶縁体であります。

高い電圧を印加しなければ電子が動きません。

絶縁体は、電気の流れをせき止め、回路を絶縁するために用いられる材料として位置付けられる。電力会社が発電した電気は、発電所から変電所を通り、各家庭やビルに送られるが、電気が大地に流れ込まないようにしています。

空気も絶縁体に含まれておりますので、外で歩いていてもケーブルを通じて家やビルに電力供給されているにも関わらず、私たちが感電しないので絶縁体の効果になります。

〈反導体〉

半導体は、導体と絶縁体の両方の特性を持っており、温度によって絶縁性能が変化する特殊な導体として分類される。シリコンは半導体の代表的な物質なので、シリコンで説明します。低温のシリコンは絶縁体の性質をもっており、シリコンの温度が上昇することに自由電子の移動が活発になり、電流が流れやすくなるという性質がある。ICチップの素材として広く使用されている物質です。環境の状況によって電子を通す通さないという二面性を持っているために重宝されています。

スマホ、パソコンなど多くのIT機器に使われています。

最近ではIT機器の進化が進んでいるために車やヘルス機器は半導体を使うことができないために半導体不足というニュースが報道されています。