物理

実はそっくり「電気伝導」と「熱伝導」理系ライターがわかりやすく解説

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電気が流れる＝電荷の移動

では、電荷が移動するためには何が必要か？例えば、イラストのA、Bの状態を見比べてみましょう。「移動可能」と記した左端の－電荷のみ自由に移動できるものとして、A,Bどちらの場合の方が右に流れやすいでしょうか。

－電荷は、＋電荷とくっつきたく、－電荷と離れたいもの。

より、左側にー電荷が、右側に＋電荷が多く存在するBのケースの方が移動しやすいですね。電圧とは、このようにある地点とある地点の電荷の差（電位差）のこと。つまり、電圧が電荷移動（＝電気伝導）のパワー源となります。

σ:電気伝導率、 l:電気が流れている物質の長さ、 S:電気が流れている部分の断面積

電気伝導率は材質ごとに決まった値で、電気を流しやすい物質ほど大きい値、流しにくい物質ほど小さい値。また電気伝導率は、電子が物質内をどれだけスムーズに移動できるかの指標であり、結合構造によって決まりまるもの。

同じ電気伝導率でも、長さが長いほど、断面積が小さいほど電気は流れにくくなります。物質内を移動していくのは、電気にとって「大変」なこと。

長さが長い→大変な状態が長く続く。ゴールまで到達できる電荷が減ってしまう。

断面積が小さい→通り道が狭いから流れにくい

といったことから、電気の流量（電流）が小さくなるのです。

教科書では電気伝導率ではなく、電気抵抗率が用いられることもあります。

電気抵抗率ρ＝1/電気伝導率。逆数の関係。

この記事では、熱伝導との対比をわかりやすくするため、電気抵抗率の逆数である電気伝導率を用いています。

3.熱伝導の式

熱伝導の場合も、パワー＝抵抗x流量の形。

熱伝導においては、

パワー→温度差

抵抗→(1/λ)・(l/S)と表されます。

λ:熱伝導率、 l:熱が流れている物質の長さ、 S:熱が流れている部分の断面積

まとめると、温度差＝(1/熱伝導率)・(長さ/断面積)

熱伝導の場合、流量（＝移動する熱量）は想像通りですが、抵抗（熱抵抗）とパワーに「？」マークがつきますね。

まずは、熱移動のパワー源について。

熱は高温側→低温側の向きに流れるもの。逆にいうと温度差がなければ、熱の移動は起こりえません。

つまり、温度差こそ熱伝導のパワー源。

熱、電気ともどこかとどかかで「差異」がある場合に移動が起きるもの。熱伝導なら温度差、電気伝導では「電位差（電圧）」。

こう考えると、熱伝導、電気伝導、両者非常によく似ていますね。

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