電是日常生活中必不可少的東西，特别是現代生活，幾乎一切都依賴于電。如果少了電，估計現代人都得繼續過上原始人的生活。

我們知道，電從發電廠出來後，經過升壓、配送、降壓等，最後才輸送到用戶用電設備上。發電廠到最終用戶，都是相隔很遠，有些甚至相隔上千公裡。連接各個站點之間，輸送電能就必須用到電的導體——電纜了。

簡單地說，電纜或者電線都是由銅或者鋁制造的，外面再套一層絕緣皮。銅和鋁就是輸送電的導體，電流是從導體中傳輸的，而外面的絕緣皮則是電流無法流通的，可以隔離電流，防止觸電和漏電。那為什麼絕緣皮不能導電，而金屬能導電呢？導體能導電的機理又是什麼？

電流其實就是一大群電子向某一個方向做定向運動，宏觀上形成電流形态。導體能夠導電，其前提是該材料存在大量可以自由移動的電子。所謂自由電子，就是不受到原子核束縛的電子，不需要按固定軌道繞原子核繞動，就像地球按固定軌道繞太陽公轉一樣。這些可以自由移動的電子，在電場作用下會作定向運動，從而形成電子流，也就是我們所說的電流。

根據電子排布規律，我們知道每層電子最多可以容納數量為2n^2個（n為電子層數），電子層數越多，原子核對電子的引力越小。另外， 最外層電子的數量為2或者為8時，其結構是最穩定的。如果最外層電子數量不晚2或者8，那麼其結構則是不穩定的。與其他物質發生反應時候，就會通過獲得電子或者失去電子的方式，使得最外層電子數變成2個或者8個，從而變成穩定結構。

通過元素周期表可知，金屬元素的最外層電子大多數都是少于4個，它們都很容易失去變成自由電子。而絕緣性材料最外層原子則比較多，容易獲得電子使自己變成穩定結構。比如說我們常見的鋁、銅就是優良的導體材料，常作為導線的導體使用。氟則是優良的絕緣材料，工業上常用它和硫的化合物——六氟化硫作為高壓開關的絕緣材料。

當然，金屬中最外層的電子也不是随便就變成自由電子的，還需要能量去激發。激發能量的來源很多，包括溫度、光輻射照射、電場等，正常情況下金屬内部都是存在自由電子的。雖然金屬裡面存在的自由電子，由于其方向是無規則的，東南西方上下可能都有，所以對外顯示電流也為零。這也是為什麼摸個金屬不被電的原因。

當然，絕緣不是絕對的，而是相對的。如果施加的電壓足夠高，把絕緣體裡面的電子給予足夠的能量，将其激發到導帶，那麼絕緣體也是可以導電的。絕緣體被擊穿後，電子已經躍遷到空帶，是不能再恢複原來的絕緣能力了。

常見石頭的主要成分為氧化矽，氧化矽是靠共價鍵連接，沒有像離子鍵，也就沒有自由電子。所以一般來說，石頭是不能導電的。但是也要看什麼類型的石頭，或者石頭是否有其他雜質，有些石頭是可能導電的，比如說鐵礦石。

木材是由纖維構成，纖維屬于有機物，有機物和無機物不同，像氧化矽一樣，是由共價鍵構成。有機物共價鍵中每個原子的每個核外電子都必須形成共價鍵 ，沒有可以自由移動電子，所以，幹木頭是不導電的。濕的木棍會導電，是因為水可以導電，所以千萬不能拿濕的東西去觸碰帶電體，否則會導緻觸電。

水能導電，是因為水中含有各種金屬離子，比如說鐵離子、鎂離子、鈣離子等，這些都是可以導電的。純水因為沒有含各種金屬離子，所以純水幾乎是不會導電的。之所以說幾乎，是因為水分子可以自己電離出水合氫離子和氫氧根離子而導電，隻是這個反應程度很低， 我們近似認為純水不導電。

通過上面介紹，我們已經知道物體能夠導電，關鍵就是需要有可以自由移動的電子。上面情況下可以獲得自由電子，該物質就在這種狀況下具有導電能力。導體不僅僅是固體、液體，而且氣體也導電，按照物質形态進行分類，可以分成三類。

第一類：固體類導體，這裡導體中金屬是最常見的類型。金屬中的原子核和内層電子構成原子實，電子則按照規律一層層排列，而外層的價電子容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子，載流子就是這些自由電子。

第二類：液體類導體，電解質的溶液或電解液的熔融電解質也是導體，其載流子就是正負離子。科學實驗發現，大部分純液體雖然也能離解，但離解程度很低，溶液導電能力很弱，因此不算導體。

第三類：氣體類導體，通常情形下，氣體是不導電的，甚至還是一種良好的絕緣體，比如說我們的空氣開關就是利用空氣來絕緣。氣體能導電，是因為氣體已經被電離，隻有電離的氣體才能導電。雖然此時氣體已經處于電離态，但一般還稱為氣體導電。

當然，要說明的一下的事，電的傳播速度是光速，也就是近30萬公裡每秒。但不是說自由電子的移動速度有那麼快，這隻是電場的傳播速度，而導體中自由電子定向運動速度其實是很慢的，每秒鐘還不到1毫米。通電之後，閉合的電路之間就會形成電場，電場以光速傳播這場源的變化，所到之處導體内部自由電子馬上做定向運動。

雖然電流是導體内部自由電子定向運動的結果，但它們傳輸不是靠電子一個個流動過去的。而是靠電場傳播，電場所到之處就讓所有導體上的自由電子做定向運動。就好比很多人圍成一個很大的圈，電場就像一個大喇叭，大家聽到聲音就開始往前走，而不是靠一個一個人的往前傳遞着走。

金屬為什麼能導電，石頭和木頭為什麼不能導電，大家都很清楚了吧！

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