絶縁体とは？仕組みや種類のほか導体との違いを解説します

電気機器を扱う場合に、安全のために絶縁体が必要になることがあります。
「絶縁体」という言葉を耳にしたことがあっても、そもそも絶縁体とはどんな物質のことを指すのか、しっかり理解できている人は少ないのではないでしょうか。

今回の記事では、絶縁体の基礎知識や仕組み、種類や特徴について解説しています。
さらに、絶縁体に関連した導体や半導体についても分かりやすく紹介しますので、ぜひ最後までお付き合いください。

絶縁体とは、電気を通さない物質、または通しにくい性質を持った物質のことです。
電気を通しやすい物質として金属がありますが、通電した金属に触れると感電したり、電気によって痛みを感じたりします。
反対に、絶縁体であれば電気を通さないため、安心してその部分に触れることができます。

身近な例として電気のコードがありますが、コードはコンセントに差し込むと電気が通ります。
コードに触れても私たちが感電しないのは、コードが絶縁体により覆われているからです。
具体的な絶縁体の物質としてゴムやプラスチックがあり、それらは通電する製品に活用されています。

絶縁体のおかげで、私たちは安全に電気製品を扱うことができるのですが、絶縁体が電気を通さない理由について説明します。
物質は原子により成立しており、原子には原子核と電子の２つがあります。

電子が移動することにより、その物質の電流が流れます。
電気を通す物質は自由電子の数が多く、自由電子の数が少ない物質は絶縁体として電気を通しにくい性質になります。
高い電圧を流さなければ電子が動くことができないため、絶縁体は電気に対する抵抗力が非常に高い物質となっています。

絶縁体に関連した言葉として、導体や半導体があります。
それぞれの言葉について、以下で詳しく見ていきましょう。

導体は通電しやすい物質のことで、金属やアルミニウムといった物質が挙げられます。
電気設備の中で導体が用いられているものとして、ケーブルや導線などがあります。
自由電子の多い代表的な導体としては金属類があり、金・銀・アルミニウム、鉄が当てはまります。

金属以外の導体として、鉛筆やシャープペンシルに使われている黒鉛があり、よく電気を通す物質です。
電気の流れやすい物質ほど優れた導体として扱われており、銀は通電性の高さから精密機器に使用されています。

しかし銀は高価で希少性が高いため、一般的に用いられているのは銀の次に性質が高い銅です。
また物質の軽さの特質から、アルミニウムも送電線などに使用されています。

「導体は電気を通しやすい物質で、反対に電気を通しにくい物質が絶縁体」ということは、すでにお分かりだと思います。
それでは、半導体はどのような物質だと思いますか。
半導体は少し特殊な物質で、両者の中間に位置する物質です。

半導体は電気を通す物質でもあり、通しにくい物質でもあります。
その理由は、半導体が温度によって電気の通しやすさが変化するからです。
半導体が低温の状態の場合は、電気を通しにくくなり、絶縁体の物質になります。

反対に高温下では、電気を通しやすい導体に変わります。
電気の通りやすさは、温度に比例して上昇します。
半導体の具体的な例として、シリコンが挙げられます。
この特殊な性質から、半導体は電子部品として広く活用されています。

絶縁体・導体・半導体との違いについて理解したところで、続いては絶縁体の代表的な物質について見ていきましょう。
よく知られている物質から、意外な物質まで存在しています。

・ゴム（合成樹脂）
・ビニール
・プラスチック
・ガラス
・木
・紙
・油
・純水（不純物が含まれていない水）

私たちの身近にある絶縁体として、輪ゴムやゴム手袋、ゴム長靴などがあります。

絶縁体は電気を通しにくい物質ですが、その物質の電圧の限界を超えると電流が流れてしまいます。絶縁体にも、電流を防ぐことができる上限があります。

絶縁体の耐えられる電圧異常の電力が流れると、絶縁体が破壊されてしまいます。
絶縁体が破壊されることで、絶縁状態が保てなくなった現象を「絶縁破壊」と呼びます。

絶縁破壊は電子回路で起こることがあり、絶縁体の限界異常の電圧が流れた時や設計ミスにより引き起こされます。
自然界での絶縁破壊として、雷があります。
空気中で高電圧が流れて絶縁状態が破壊されることで、強い光と熱が地上に向かって流れてしまいます。

絶縁体や絶縁空間での、絶縁破壊が生じない限界の力のことを絶縁耐力と呼びます。
絶縁体力を超えることで、電子回路の破壊や雷など様々な影響を及ぼします。

電気が流れにくい性質により、絶縁体は私たちの生活の至るところで活用されています。
絶縁体の存在により、私たちは安全に電気機器を使用することができ、精密機械などがスムーズに動作しています。
絶縁体の種類や特徴を理解し、正しく活用しましょう。

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