各種金属の導電率一覧表
June 1, 2020.
導電率とは電気の流れ易さを示す数値で、単位は「S/m(ジーメンス毎メートル)」です。数値が大きければ大きいほど電気を流しやすく、通しやすくなります。下記の表には金属のみを記載していますが、液体などでも「導電率」はありますし、普通の通販サイトでも液体用、土壌用の導電率系は10000円代から販売されています。「じゅうまんえん」の間違いでは無くて、本当に「いちまんえん」代から販売されています。農業用などに使われるようです。
導電率は抵抗率の逆数であり、抵抗率の単位は「Ωm(オーム・メートル)」です。数字が大きうほど電気を通し難くなります。例えば、銀の抵抗率は15.87nΩm、軟銅の抵抗率は16.78nΩmですからどちらの数字が大きいかは一目瞭然です。軟銅の方が抵抗率が大きいのだから、導電率は低いです。ここで「銀」と「軟銅」を引き合いに出したのは、一般的な電気を扱う箇所に使う金属の中では電気を流しやすい物質の代表格的存在だからです。
処で、下に記載している「各種金属の導電率一覧表」には単純な導電率を記載していません。この表では軟銅の導電率は「100.0」となっていますが、上述の「軟銅の抵抗率は16.78nΩm」と言う文言から考えると違和感を覚えると思います。「16.78」と言う数字からは、どうやっても「100.0」と言う数字は出て来ません。これは「純度の高い焼き鈍し(やきなまし)軟銅を100とした場合にどの程度流れ易いか、と言う数値で表示しているからです。この表に示している導電率は比率であって、絶対的な導電率の数値ではありません。
「軟銅を100とした場合にどの程度流れ易いか」と言う件は、本来は「International Annealed Copper Standard(国際焼鈍軟銅標準)」に拠って定義が決められており、単位は「IACS％」となるようです。この種の数値は各所の金属素材を扱っているメーカーや商社のホームページでは見掛ける機会が多いです。そうは言っても、普通に電気的な装置や電線などに使ってこその導電率ですから、電線に使われる可能性無さそうな物質の「IACS％」なんて普通には記載している文献はありません。
私、実はコンピュータに手を染めるきっかけの一つはこの種の「データベース的一覧表を自分の手で作りたいから」なんです。自分でもこんな事がなんで楽しいのか理解に苦しんでいますが、好きなモノは好きなんだからどうにも仕方がありません。導電率の定義を書いたサイトはたくさんありますが、個々の金属の導電率自体を書いたサイトは滅多にお目に掛からないし、あったとしても余り網羅的ではなくて物足りません。だから自分で一覧表を作ってしまう事になるんです。
コンピュータだけあってもデータベースを作ることは困難なのでどうするかと言うと、ラオックスのザコン(ザ・コンピュータ館）に行きましてリレーショナルデータベースソフトの「桐」を買って来た訳ですよ、ハードとソフトをこれだけ揃えて20万円以上の投資ですから余程のめり込んでいたんでしょうねぇ、凄いなぁ。
此処に示した数値は、あくまでも私自身の学術的好奇心？を満たすために電気抵抗率から計算して算出したモノでもあります。十分実用になる数値も表示してありますが、全く実用性の無さそうな数字も入れてあります。表を作った本人は十分に学術的な内容のつもりで作っていますが、私自身の著作物の学術性なんて誰も保証してくれないのでオアソビの域は脱し得ません。その辺はご勘案・ご寛怒いただきましてご笑覧いただければ幸いです。
各種金属の導電率一覧表
- 背景色がピンク(ミスティローズ色)の項目は、一般的な金属です。
- 太字で記載してある項目は、鉄道模型で多用されている金属です。
| 種類・名称 | 導電率(IACS％) |
|---|---|
| 銀 | 105.7 |
| 軟銅 | 100.0 |
| クロム銅 | 71.0～83.0 |
| 金 | 75.8 |
| アルミニウム | 59.5 |
| カルシウム | 49.9 |
| ロジウム | 38.8 |
| マグネシウム | 38.2 |
| イリジウム | 35.6 |
| ナトリウム | 35.2 |
| マンガニン(注1) | 34.8 |
| タングステン | 31.8 |
| モリブデン | 31.4 |
| 亜鉛 | 28.4 |
| 真鍮 | 26.0～43.0(注2) |
| コバルト | 26.9 |
| リン青銅 | 25.0 |
| ニッケル | 24.2 |
| ルテニウム | 23.6 |
| カリウム | 23.3 |
| カドミウム | 23.1 |
| オスミウム | 20.7 |
| インジウム | 20.0 |
| 鐵 | 17.5 |
| リチウム | 18.1 |
| プラチナ | 16.0 |
| パラジウム | 15.9 |
| スズ(錫) | 14.6 |
| クロム・マンガン | 13.4 |
| ルビジウム | 13.1 |
| タンタル | 12.8 |
| ストロンチウム | 12.7 |
| トリウム | 11.4 |
| ニオブ | 11.0 |
| プロトアクチニウム | 9.5 |
| レニウム | 8.7 |
| バナジウム | 8.5 |
| 鉛 | 8.1 |
| ガリウム | 6.2 |
| ハフニウム | 5.1 |
| バリウム | 5.1 |
| ヒ素 | 5.0 |
| アンチモン | 4.0 |
| チタン | 4.0 |
| ジルコニウム | 4.0 |
| スカンジウム | 3.0 |
| ルテチウム | 2.9 |
| イットリウム | 2.8 |
| ランタン | 2.7 |
| ネオジム | 2.6 |
| ツリウム | 2.5 |
| ホルミウム | 2.1 |
| セリウム | 2.0 |
| ジスプロシウム | 1.8 |
| 電熱線(ニクロム線等) | 1.5 |
(注1)：抵抗器用の合金、銅＋マンガン＋ニッケル。
(注2)：合金なので、成分比に拠り導電率はかなり異なります。
先ず、銅が非常に優れた導電率を有することは、特にこの表をご覧にならなくても既にご存知のことかと思います。意外な点では模型のレールに使われる真鍮やニッケルの導電率の悪さです。こんな低い導電率で実用になるのか心配になってしまいますが、模型のレールと言うのはかなり断面積が大きくて、電線の一種として考えた場合には流せる電流容量にかなりの余裕があるので実用上の支障はありません。
それでは真鍮やニッケルに代えて導電率の高い銅製のレールを使うようにすれば何らかの性能向上に繋がるかと言うと、余りその可能性はありません。先ず、銅の素材の色というのは余り実感的な色ではありませんし、銅は比較的酸化し易い素材であるので集電不良を起こし易くなる可能性があります。何よりも、酸化すると緑青と言う毒性がある錆が出るのも不都合な点です。
しからば「導電率は低いけれどアルミニウムを使ったレールはどうだろうか」と言うと、それ程悪い代物では無いし、実際に以前にはLGB製のアルミレールが市中に出回っていましたので荒唐無稽な話ではありません。但し、アルミニウムはハンダ付けが極めて困難ですし、ニッケル系の金属を使ったレールに比べると白っぽい素材なのでレールの素材としてはなんとなく変な色合いに見える可能性が高いです。特に、酸化した表面は鐵の赤錆以上に汚らしい感じを受けます。
当たり前の話ですが、電気工作を趣味とする人はいるにしても、発電・送配電を趣味にする人は恐らくはいないと思いますので、どの素材を選ぶかは経済的な原理が最も優先します。2番目に優先するのは素材としての硬さや腰の強さ、加工のし易さと言った要素でしょう。導電率の数字だけを見たら電信柱にぶら下がっている電線の導体を全部銀に揃えてしまえば良かろう、と言うことになりますが、それは経済的には不合理です。
逆に、導電率は劣るけれども軽量なアルミニウム電線を使えば、電気的な特性としてはちょっとアレですが、送電用の鐵塔が小規模なもので済むので設備費が安くて済む可能性はあります。要するに単純に素材自体の単価が安いとか高いとか言うだけでは済まない、もう少し高度な経済的な側面まで勘案した上での話です。
また、リン青銅の導電率はたったの25％ですから電線素材としては到底不向きなような気がしますが、この素材は非常に腰が強くてバネっ気が強いので何らかの接点・接片や、集電ブラシなどに使われます。意外な処で導電率が悪い素材を使った方が好都合な場合もあって、例えば電気コンロや電気オーブンに使う電熱線(≒ニクロム線)とかがその代表です。