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物理学および電気工学において、導体とは、電荷（電流）が一方向または複数方向に流れることを可能にする物体または物質のことである。金属でできた物質は一般的な電気伝導体である。負に帯電した電子の流れは電流、正に帯電した正孔、そして場合によっては正または負のイオンを生成する。
閉回路内で電流が流れるためには、荷電粒子が電流を生成する部品（電流源）から電流を消費する部品（負荷）まで移動する必要はありません。代わりに、荷電粒子は隣接する粒子をわずかに押し、その粒子がさらに隣接する粒子を押し、この連鎖が繰り返されて最終的に粒子が消費される側に押し込まれ、電力が供給されます。本質的に起こっているのは、移動する電荷キャリア間の運動量伝達の長い連鎖です。ドルーデ伝導モデルはこのプロセスをより厳密に記述しています。この運動量伝達モデルにより、金属は導体として理想的な選択肢となります。金属は、特徴的に電子が非局在化した海を持ち、電子が衝突して運動量伝達を引き起こすのに十分な移動度を持っています。
前述のように、金属では電子が主な運動体ですが、電池の陽イオン電解質や燃料電池の陽イオン伝導体の移動可能な陽子など、他のデバイスでは正電荷キャリアが利用されます。絶縁体は非導電性材料であり、移動可能な電荷が少なく、ごくわずかな電流しか流しません。
特定の導体の抵抗は、その材質と寸法に依存します。特定の材質の場合、抵抗は断面積に反比例します。[ 1 ]例えば、太い銅線は、それ以外が同じ細い銅線よりも抵抗が低くなります。また、特定の材質の場合、抵抗は長さに比例します。例えば、長い銅線は、それ以外が同じ短い銅線よりも抵抗が高くなります。したがって、均一な断面積を持つ導体の抵抗RとコンダクタンスGは次のように計算できます。 [ 1 ]
どこは導体の長さ（メートル[m]）、Aは導体の断面積（平方メートル[m 2 ]）、σ (シグマ) は電気伝導率（ジーメンス毎メートル (S·m −1 )）、ρ (ロー) は材料の電気抵抗率（比電気抵抗とも呼ばれる）（オームメートル (Ω·m )）です。抵抗率と伝導率は比例定数であるため、ワイヤの形状ではなく、ワイヤの材料のみに依存します。抵抗率と伝導率は逆数です。抵抗率とは、物質が電流に抵抗する能力を示す指標である。
この式は、導体内の電流密度が均一であると仮定しています。しかし、交流の表皮効果など、実際の状況では必ずしもそうとは限りません。とはいえ、この式は電線などの細長い導体に対しては、依然として良好な近似値を提供します。
この式が正確でないもう 1 つの状況は交流(AC) の場合です。これは、表皮効果が導体の中心付近での電流の流れを阻害するためです。そのため、幾何学的断面積は実際に電流が流れる有効断面積と異なり、抵抗は予想よりも高くなります。同様に、交流電流を流す 2 つの導体が互いに近い場合、近接効果により抵抗が増加します。商用電力周波数では、これらの効果は、変電所の母線[ 2 ]や数百アンペアを超える電流を流す大型電力ケーブルなど、大電流を流す大型導体で顕著になります。
導線の形状以外にも、温度は導体の効率に大きな影響を与えます。温度は主に2つの方法で導体に影響を与えます。1つ目は、熱を加えると材料が膨張することです。材料の膨張量は、その材料固有の熱膨張係数によって決まります。このような膨張（または収縮）は導体の形状を変化させ、その結果、特性抵抗も変化します。ただし、この影響は一般的に小さく、 10⁻⁶程度です。温度の上昇は、材料内で発生するフォノンの数も増加させます。フォノンは本質的に格子振動、つまり材料の原子の小さな調和的な運動です。ピンボールマシンの振動のように、フォノンは電子の経路を乱し、電子を散乱させます。この電子散乱により電子の衝突回数が減少し、その結果、伝達される電流の総量が減少します。
導電性材料には、金属、電解質、超伝導体、半導体、プラズマ、およびグラファイトや導電性ポリマーなどの一部の非金属導体が含まれる。
銅は高い導電率を持つ。焼きなまし銅は、他のすべての電気導体と比較される国際標準である。国際焼きなまし銅標準の導電率は58 MS/mですが、超高純度銅は 101% IACS をわずかに超えることがあります。建築用電線、モーター巻線、ケーブル、バスバーなどの電気用途に使用される主な銅のグレードは、電解タフピッチ (ETP) 銅(CW004A またはASTM指定 C100140)です。高導電性銅を溶接またはろう付けする必要がある場合、または還元雰囲気で使用する場合は、無酸素高導電性銅(CW008A または ASTM 指定 C10100) を使用できます。[ 3 ]はんだ付けまたはクランプによる接続が容易なため、銅は依然としてほとんどの細径電線で最も一般的な選択肢です。
銀は銅よりも導電率が6%高いが、コストが高いため、ほとんどの場合実用的ではない。しかし、衛星などの特殊な機器や、高周波での表皮効果損失を軽減するための薄膜として使用されている。有名な例として、第二次世界大戦中、銅の戦時不足のため、米国財務省から貸与された14,700ショートトン（13,300トン）の銀がカルトロン磁石の製造に使用された。[ 4 ]
アルミニウム線は、電力送配電において最も一般的な金属です。断面積あたりの導電率は銅のわずか61%ですが、密度が低いため、質量あたりの導電率は銅の2倍になります。アルミニウムは重量あたりの価格が銅の約3分の1であるため、大径導体が必要な場合には経済的なメリットが非常に大きくなります。
アルミニウム配線の欠点は、その機械的および化学的特性にある。アルミニウムは容易に絶縁酸化物を形成するため、接続部が発熱する。コネクタに使用される真鍮材料よりも熱膨張係数が大きいため、接続部が緩む。また、アルミニウムは荷重がかかるとゆっくりと変形する「クリープ」現象も起こり、これも接続部の緩みの原因となる。これらの影響は、適切な設計のコネクタを使用したり、設置時に細心の注意を払ったりすることで軽減できるが、これらの問題から、アルミニウム配線は配電線引き込み線以外ではあまり普及していない。
電気を伝導する有機化合物はごくわずかです。例えば、オクタンなどの炭化水素油は、一般的な変圧器の絶縁体です。典型的な有機化合物が電気を伝導しないのは、電荷キャリアが不足しているためです。これらは電荷を持たない分子であり、イオン伝導を行うことができません。また、その電子は低エネルギーでは不変であり、比較的反応性の低い共有結合に局在しています。まれな有機導体は、これらの条件のいずれも満たされないことから生じます。特定のイオン液体はイオン輸送によって伝導し、導電性ポリマーは電子の大部分をπ系に非局在化させます。
電線は断面積で測定されます。多くの国では、サイズは平方ミリメートルで表されます。北米では、細い電線はアメリカンワイヤーゲージ、太い電線はサーキュラーミルで測定されます。
導体の許容電流値、すなわち流せる電流の量は、その電気抵抗と関係しています。抵抗値が低い導体ほど、より大きな電流を流すことができます。抵抗値は、導体の材質（前述のとおり）と導体のサイズによって決まります。同じ材質の場合、断面積が大きい導体は、断面積が小さい導体よりも抵抗値が小さくなります。
裸導体の場合、究極的な限界は、抵抗による電力損失によって導体が溶融する点です。しかし、ヒューズを除けば、現実世界のほとんどの導体はこの限界をはるかに下回る温度で使用されています。例えば、家庭用配線は通常、約60℃までしか動作しないPVC絶縁体で絶縁されているため、銅導体が60℃を超えて火災の危険を及ぼさ ないように、電流を制限する必要があります。テフロンやグラスファイバーなどのより高価な絶縁体を使用すれば、はるかに高い温度での動作が可能になります。
物質に電場を印加した際に、誘導電流の方向が印加電場の方向と一致する場合、その物質は等方性導体であると言われます。誘導電流の方向が印加電場の方向と異なる場合、その物質は異方性導体であると言われます。
![{\displaystyle {\begin{aligned}R&=\rho {\frac {\ell }{A}},\\[6pt]G&=\sigma {\frac {A}{\ell }}.\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/35fbdb44e9efe87d664cc2e178e9b29c53a44cbc)
