導体と絶縁体

電気の流れ易さを基準に物質を「絶縁体」(抵抗率が $10^{8} \Omega$m以上）、「導体」( $10^{-5} \Omega$m以下)、 そしてその中間の「半導体」に分ける ことができる。典型的な導体である銅の電気抵抗は室温で $1.55 \cdot 10^{-8} \Omega$mである。特に金属中には殆ど 自由に動くことのできる「伝導電子」が存在し電気を運ぶ。 抵抗率については後述。

導体（ここでは、金属を考える）を電場中に置くと伝導電子が 動き、片側の表面が正に、他の側が負に帯電する。このような 現象を「静電誘導」と言う。静電誘導の結果、導体内の電場は ゼロになる。すなわち、導体表面は等電位面になる。よって、 導体のすぐ外側の電場は導体表面に垂直である。

導体表面においてガウスの法則を適用することによって、

$$\varepsilon_0 E \Delta S = \sigma \Delta S$$ (2.43)

となる。よって、表面電荷密度$\sigma$と導体のすぐ外側の電場 の間の関係

$$\vec{E}=\frac{\sigma}{\varepsilon_0}\vec{n}$$ (2.44)

が分る。ただし、$\vec{n}$は表面に垂直な単位ベクトルである。

図 2.7: