导体(Conductor)是指
电阻率很小且易于
传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的
带电粒子称为
载流子。在外
电场作用下,载流子作定向运动,形成明显的电流。金属是最常见的一类导体。金属
原子最外层的
价电子很容易挣脱
原子核的束缚,而成为
自由电子,留下的
正离子(
原子实)形成
规则的
点阵。金属中自由电子的浓度很大,所以金属导体的
电导率通常比其他导体材料的大。金属导体的电阻率一般随
温度降低而减小。在极低温度下,某些
金属与合金的电阻率将消失而转化为“
超导体”。
金属和石墨是最常见的一类导体。金属和石墨中的
原子核和
内层电子构成
原子实,规则地排列成
点阵,而
外层的
价电子容易挣脱原子核的束缚而成为
自由电子,它们构成
导电的载流子。金属和石墨中自由电子的浓度很大,每立方厘米约1022个,因此金属和石墨的
电阻率很小,
电导率很大。金属和石墨的
电阻率为10-8—10-6欧·米,一般随温度降低而减小。金属和石墨导电过程中不引起
化学反应,也没有显著的物质转移,称为第一类导体。
电解质的溶液或称为
电解液的熔融电解质也是导体,其载流子是
正负离子。实验发现,大部分纯液体虽然也能
离解,但离解程度很小,因而不是导体。如
纯水的电阻率高达104欧·米,比金属的电阻率大1010—1012倍。但如果在纯水中加入一点电解质,
离子浓度大为增加,使电阻率大为降低,成为导体。电解液的电阻率比金属的大得多,这是因为电解液中的
载流子浓度比金属小得多,而且离子与周围介质的作用力较大,使它在外
电场中的迁移率也要小得多。
电解液在通电过程中伴随有
化学变化,且有物质的
转移,称为第二类导体。它常应用于
电化学工业,如
电解提纯、
电镀等。而把导电过程中不引起化学变化,也没有显著物质转移的导体,如金属、石墨,称为“第一类导体”。
电离的气体也能导电(
气体导电),其中的
载流子是电子和
正负离子。通常情形下,
气体是良好的
绝缘体。如果借助于外界
原因,如
加热或用
X射线、
γ射线或
紫外线照射,可使气体
分子离解,因而电离的气体便成为导体。电离气体的
导电性与外加电压有很大关系,且常伴有
发声、
发光等
物理过程。电离气体常应用于
电光源制造工业。气体由于外界电离剂作用下的
导电称为气体的非
自持放电。随着外加电压增大,电流亦增大,电压增大到一定值时非自持放电达到
饱和,继续再增加电压到某一定值后电流突然急剧增加,这时即使撤去电离剂,仍能维持导电,气体就由非自持放电过渡到自持放电。气体自持放电的特性取决于气体的种类、
压强、电极材料、电极形状、电极温度、两极间距离等多种因素。条件不同,自持放电采取不同的形式,有
辉光放电、
弧光放电和
电晕放电等。气体的非自持放电和自持放电有许多实际应用。
电的
绝缘体又称为
电介质。它们的电阻率极高,比金属的电阻率大1014倍以上。绝缘体在某些外界条件(如加热、加
高压等)影响下,会被“
击穿”,而转化为导体。绝缘体或电介质的主要电学性质反映在
电导、
极化、损耗和击穿等过程中。
现今通常把例如
锗(Ge)、
硅(Si)等一类导体称为半导体。这类导体的
电阻率介乎金属与绝缘体之间,且随温度的升高而迅速减小。这类材料中存在一定量的
自由电子和
空穴,后者可看作带有
正电荷的
载流子。与金属或
电解液的情况不同,半导体中杂质的含量以及外界条件的改变(如光照,或温度、
压强的改变等),都会使它的
导电性能发生显著
变化。
指导电材料在温度接近
绝对零度的时候,物体
分子热运动下材料的
电阻趋近于0的性质。“超导体”是指能进行超导传输的导电材料。