導體（英文：conductor）是指電阻率很小且易于傳導電流的物質。導體中存在大量可自由移動的帶電粒子稱為載流子。導體大致可以分為三類：金屬等以自由電子導電的物體為第一類導體；酸、堿、鹽等電解液為第二類導體；電離氣體為第三類導體。
中國北宋時期，沈括在《夢溪筆談》中提到涂金粉的佛面、銀扣、寶刀可以導電，窗戶、漆器和刀鞘不可以導電。十八世紀初，英國物理學家斯蒂芬·格雷（英文：Stephen Gray）發現了兩種性質不同的物質，他將不傳導電力的一類物體稱作“isolant”，即絕緣體。1739年，英國學者德薩左利厄斯（John Theophilus Desaguliers）把物質進一步確定為兩大類，并分別給它們命名導體和電介質。
在導體內部有自由電荷，外部兩端加有外部電場，導體才可以導電。電導率是表征材料導電性的尺度。導體具有良好的導電性能，在靜電平衡狀態下，導體還具有一些性質，如導體是個等勢體、導體以外靠近其表面地方的場強處處與表面垂直等。與導體相關的原理和概念有靜電平衡、高斯定理、絕緣介質和半導體等。
導體在儀器儀表、電力工業、醫療等領域有廣泛運用，如：電纜作為導體在電力工程中發揮重要作用；人在進行高壓帶電操作時，需要穿上靜電屏蔽服；電子儀器常采用接地的金屬外殼以保護儀器內部電路不受外界電場的干擾；導電水凝膠為醫療健康監測和軟體機器人等領域提供了新的發展機遇。
定義
具有良好的導電性能的物體叫導體（conductor）。導體的特點是其內部有大量的自由電荷，這些電荷在電場的作用下能自由移動。導體導電性能的優劣用電導率來描述，越大，導電性能越好。銀、銅、鋁等金屬導體的電導率都在量級。常常把金屬等以自由電子導電的物體叫第一類導體，把酸、堿、鹽等電解液叫第二類導體，把電離氣體叫第三類導體。
簡史
在西方，古希臘哲學家泰勒斯（Thales）記述了琥珀摩擦帶電現象，但此后歐洲人記述較少。中國西漢的《春秋緯·考異郵》記述了玳瑁吸附草屑之類的輕小物體。北宋時期，沈括在《夢溪筆談》中提到涂金粉的佛面、銀扣、寶刀可以導電，窗戶、漆器和刀鞘不可以導電。17世紀法國旅行家卡·戴馬甘蘭在游歷中國后寫的《中國新事》中有關于避雷針最早的紀錄。十八世紀初，格雷發現了兩種性質不同的物質，他將不傳導電力的一類物體稱作“isolant”，即絕緣體。1739年，法國物理學家德薩居利厄把物質進一步確定為兩大類，并分別給它們命名導體和絕緣介質。
十八世紀中葉，美國科學家本杰明·富蘭克林（英文：Benjamin Franklin）發現導體的尖端更易于放電。1773年英國物理學家亨利·卡文迪許（英文：Henry Cavendish）在導體球內表面檢測不到的電荷數量推算出，電力與距離成反比的方次與2相差最多不超過2%。他的這一實驗是近代精確驗證電力定律的雛形。1799年意大利解剖學家伽伐尼（意大利語：Galvani）利用導體等材料發明了伏打電堆。
類型
金屬
金屬是最常見的一類導體。金屬中的原子核和內層電子構成原子實，規則地排列成點陣，而外層的價電子容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子，它們構成導電的載流子。金屬中自由電子的濃度很大，約1022個每立方厘米，因此金屬導體的電阻率很小，電導率通常比其他導體材料的大。金屬的電阻率為10-8~10-6歐·米，一般隨溫度降低而減小。金屬和石墨導電過程中不引起化學反應，也沒有顯著的物質轉移，稱為第一類導體。在一定電場內，金屬內部的自由電子可以定向移動，這也就是金屬導電的原理。
電解液
電解質的溶液或稱為電解液的熔融電解質也是導體，其載流子是正陰離子。實驗發現，大部分純液體雖然也能離解，但離解程度很小，因而不是導體。如純水的電阻率高達104歐·米，比金屬的電阻率大1010—1012倍。但如果在純水中加入一點電解質，離子濃度大為增加，使電阻率大為降低，成為導體。電解液的電阻率比金屬的大得多，這是因為電解液中的載流子濃度比金屬中的小得多，而且載流子（離子）與周圍介質的作用力較大，使它在外電場中的遷移率也要小得多。電解液在通電過程中伴隨有化學變化，且有物質的轉移，稱為第二類導體。它常應用于電化學工業，如電解提純、電鍍等。
電解液在外電場作用下，陽離子向電源負極運動，陰離子向電源正極運動，從而形成電流。不同的溶液導電性能差異較大。
電離氣體
電離的氣體也能導電，其中的載流子是電子和正負離子。通常情形下氣體是良好的絕緣體。如果借助于外界原因，如加熱或用X射線、γ射線或紫外線照射，可使氣體分子離解，電離的氣體便成為導體。電離氣體的導電性與外加電壓有很大關系。電離氣體常應用于電光源制造工業。氣體由于外界電離劑作用下的導電稱為氣體的非自持放電。隨著外加電壓增大，電流亦增大，電壓增大到一定值時非自持放電達到飽和，繼續再增加電壓到某一定值后電流突然急劇增加，這時即使撤去電離劑，仍能維持導電，氣體就由非自持放電過渡到自持放電。氣體自持放電的特性取決于氣體的種類、壓強、電極材料、電極形狀、電極溫度、兩極間距離等多種因素，并有發聲、發光等現象發生。條件不同，自持放電采取不同的形式，有輝光放電、弧光放電和電暈放電等。
在常溫低電壓情況下，一般氣體不導電。因為氣體分子是電中性的，不帶電，沒有帶電的載流子存在，不滿足物質導電的內部條件。在高電壓外電場作用下，某些氣體分子被強電場分離為自由電子和陽離子，形成了可移動的載流子。電子帶負電向外電場高電位正極運動；而正離子帶正電、由于其質量較大，所以以較慢的速度向低電勢負極運動，形成氣體導電原理稱為氣體電離導電。
導電條件
外部條件
物質導電的外部條件為在導體兩端加有外部電場。
內部條件
在電解液中，自由電荷不是電子，而是溶解在其中的酸、堿、鹽等溶質分子離解成的正、陰離子。在電離的氣體（如日光燈中的汞蒸氣）中，自由電荷也是正、負離子，而氣體中的負離子也通常為電子。
一切導體之所以能夠導電，是因為它們內部都存在著可以自由移動的電荷，這種電荷叫作自由電荷。在不同類型的導體中，自由電荷的微觀本質是不一樣的。金屬中的自由電荷就是自由電子。
相關參數
電阻率和電導率是物質的本征參數，都可用來作為表征材料導電性的尺度。在討論材料的導電性時，更習慣采用電導率來表示，與電阻率相反，電導率數值越大，材料的導電性能越好。材料的值大于時，通常被認為是導體。上述規定只有相對意義，并不是絕對的。
絕緣介質材料的電導率分為體積電導率與表面電導率，分別用和表示。流過材料內部的電流由體積電導率決定，流經表面的電流由表面電導率決定。體積電導率主要取決于電介質材料的結構、組成和雜質含量。此外，工作環境，如氣壓、溫度、輻射等，對體積電導率也有一定的影響。表面電導率受到外界環境的影響較大，諸如表面的水汽、灰塵等都會使得表面電導率發生較大變化，甚至跨越多個數量級。將默認為體積電導率，表面電導率用表示，電導率的單位為西門子/米。
弱電場下，可以根據歐姆定律得到體積電導率的計算公式：.式中，為電流密度；為電場強度。電流的微觀表達式為：.式中，為單位體積內的載流子數（載流子濃度）；為每個載流子所帶電荷量；為絕緣介質材料的橫截面積；為電介質材料內載流子定向移動的平均速度。
將電流的微觀表達式代入式可以得到：.式中，表示單位電場強度下載流子定向移動的平均速度，稱為載流子的遷移率，其單位是平方米/（伏·秒），或平方厘米/（伏·秒），.
在實際應用中，也使用電阻率來表征絕緣介質材料的導電性能。電阻率與電導率互為倒數，用公式表示則為：.電阻率的單位是歐姆·米。因此，電導率的單位又可以用歐姆-1/米來表示，它與是等價的。
相關理論
靜電平衡
當帶電體系中的電荷靜止不動，致使電場分布不隨時間變化時，該帶電體系就達到了靜電平衡。均勻導體達到靜電平衡的條件是導體內部的場強處處為零。處于靜電平衡狀態的導體是一個等勢體，其表面是一個等勢面；電荷分布在導體表面上，表面曲率大處電荷密集，表面曲率小處電荷稀疏；導體外緊靠導體表面處的場強與導體表面垂直，場強的大小為，是導體表面的電荷面密度，是真空介電常數。
導體具有良好的導電性能，在靜電平衡狀態下，導體還具有一些性質：首先，導體是個等勢體，導體表面是個等勢面。電荷只能分布在導體表面，導體內部電荷處處為零。其次，導體表面附近任一點的場強的大小與該處的電荷面密度成正比。最后，導體以外靠近其表面地方的場強處處與表面垂直。
高斯定理
通過一個任意閉合曲面的電通量等于該曲面包圍的所有電荷電量的代數和除以，與閉合曲面外的電荷無關。定理的積分表達式為
引入電位移矢量后，高斯定理可表述為：通過一個任意閉合曲面的電位移通量等于該曲面包圍的所有自由電荷的代數和。其積分表示式為
高斯定理的微分形式為
或
式中的是電荷體密度，是自由電荷體密度。高斯定理可以用來分析導體的靜電特性和導體表面電荷的分布規律。
靜電場強環路定理
在靜電場中，電場強度沿任何閉合路徑的線積分恒等于零，即
靜電場環路定理表明靜電場是保守場，可以引人標量勢函數來描述靜電場。靜電場環路定理的微分形式為
.
靜電場強環路定理可以用來分析導體的靜電特性和導體表面電荷的分布規律。
歐姆定律
通電導體的電流與其兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，即：.
靜電屏蔽
處于靜電平衡狀態的金屬導體，其內部既不存在電場，也沒有過剩電荷，所有過剩電荷都分布在導體外表面上，即可以設想，若將沒有電場也沒有凈電荷的內部導體挖去，使其成為空心導體，這對導體上原來電荷的分布、周圍電場的分布以及其內部空間場強為零的狀態，都不會有任何影響。所以，能夠得到這樣的結論：在一個導體空腔內若不存在其他帶電體，無論導體外部電場分布如何，腔內場強必定處處為零。這便是導體空腔對外部電場的屏蔽作用。
相關概念
靜電場
電場是一種客觀存在的特殊物質，是電荷間相互作用力的傳遞者。電荷能激發電場，隨時間變化的磁場也能激發電場。相對于觀察者靜止的電荷激發的電場叫靜電場，它是一種保守場。電場是統一電磁場的一個方面。
電勢
描述靜電場性質的物理量。靜電場中某點的電勢定義為從該點到零電勢點移動單位正電荷時電場力做的功，即
式中的是電荷移動路徑上的線元，是處的電場強度。當電荷分布在有限區域內時，常選無限遠點為零電勢點，因此上式可寫成
電勢的單位是.
電介質
電介質即絕緣介質（絕緣體）。它們的電阻率極高，比金屬的電阻率大1014倍以上。電介質內部只有極少數的自由電子，因此不能傳導電流，具有良好的電絕緣性能。將電介質放入電場中會發生極化現象，產生極化電荷（束縛電荷）。當電場強度很強且超過某一極限值（介電強度）時，電介質的電絕緣性能會遭到破壞（介質擊穿）而轉變成導體。良好電介質的電導率小于。
半導體
半導體是導電能力介于導體和絕緣體之間的物體，其電導率在~之間，且電阻率隨溫度的升高而迅速減小。半導體和導體、絕緣介質之間本質上的區別要用固體能帶理論才能確切說明。硅、鍺、砷化鎵等都是半導體。半導體中的導電粒子（載流子），有帶負電的電子和帶正電的空穴兩種。主要靠電子導電的半導體叫n型半導體，主要靠空穴導電的半導體叫p型半導體。將p型半導體和n型半導體結合起來，在它們的交界處會形成一個特殊的區域，叫結。用結可以制成各種半導體器件。
超導體
超導體是具有完全導電性和完全抗磁性的導體。許多金屬、合金和氧化物，在溫度低于某個溫度值時都有超導電性。叫臨界溫度或轉變溫度。例如汞的為。金屬材料的轉變溫度都比較低，因此，研制高的超導材料是當今超導研究領域的重要課題。
應用
電力傳輸
電纜作為電力工程中的主要材料，一般用于電力的傳輸，在電力工程中起著至關重要的作用。金屬導體是電纜最重要的組成部分，通常選擇導電性能優良的金屬作為電纜導體，如銅、鋁等。但在經過特殊的工藝處理后，鋁合金導體在抗蠕變、壓緊性、屈服強度、延展性及耐受外力等性能上得到大幅提高。且鋁合金電纜較輕，能降低安裝運輸成本、壓縮工期，可廣泛應用于電力工程中。
除了傳統導體材料——電纜外，還有超導體材料計劃用于電力傳輸?，F代的高壓輸電線的能量損耗高達10%以上，如果用超導導線替代它們，在輸電過程中將沒有能量損耗。然而用超導材料替代目前輸電線并非易事，要在長距離上使超導體保持在臨界溫度以下，需要設計適當的低溫系統，建造和維護它們都需要有非常專門的技術。現代世界范圍內的部分研究機構正在實驗室里試制小型的模擬超導輸電系統。
儀器儀表
傳感器
傳感器是對導體的應用之一。電流傳感器是將導線繞制在單片或多片導磁鐵芯上制作而成，將傳感器固定在接近通過交流電流的導線或導體上，繞組兩端感應出與交流電流成線性比例的交流信號，該信號經放大可與儀器儀表及自動控制系統聯接，達到測量電流和自動控制的目的。用多個傳感器可組成平面形、圓形、長方形、槽形等多種類型的電流傳感器。具有體積小、精度高、接口方便等優點，可廣泛的用于供電用電及自動控制系統。
一些傳感器對導體進行了運用，如感應電流式線性傳感器，利用激勵電感線圈在導體內產生電渦流，而相應的感應電渦流會影響感應線圈的輸出信號，經過對該輸出信號的處理計算從而實現測量；磁阻式傳感器，利用導體的磁阻效應，即某些金屬或半導體的電阻隨外加磁場變化而變化這一原理來實現測量等。
避雷針
避雷針采用了對“尖端放電”現象的應用。導體尖端的地方，由于電荷密集，電場很強，可使空氣分子發生電離而形成大量的自由電子和離子，在一定的條件下即可導致空氣擊穿而發生“尖端放電”現象。變電所和高大建筑物所安裝的避雷針，就是利用尖端放電原理而設置的。
醫療領域
導電水凝膠
在醫療領域，導體也有相應的作用。如：導電水凝膠因具有優異的生物相容性、柔性和可調機械性能，被視為構建下一代柔性電子器件的理想材料。通過選擇不同的合成方法和材料，也可定制具有特殊性能的導電水凝膠，如自愈合性、自粘附性、抗凍保濕性和抗菌性等?；诖藘瀯荩瑢щ娝z在柔性傳感器、柔性儲能器件和柔性生理電極等領域已經取得極大進展，為醫療健康監測和軟體機器人等領域提供了新的發展機遇。
電磁領域
導體在電磁領域也有較大作用。如：靜電屏蔽在電磁測量和無線電技術中有著廣泛應用，比如人在進行高壓帶電操作時，為了安全，需要穿上靜電屏蔽服；電子儀器常采用接地的金屬外殼以保護儀器內部電路不受外界電場的干擾；計算機網絡傳輸線用金屬絲網罩作為屏蔽層，以屏蔽外界對傳輸信號的干擾等。
參考資料 >
導體.中國大百科全書.2024-01-25