【優れた電気伝導率】なぜアルミニウムは「電気を通す金属」なのか

送電線を見上げてみる。

街を歩いていると、頭上に送電線が走っている。
あの銀色に光る電線、何でできているか知っていますか？

ほとんどがアルミニウムです。

「電気を通すなら銅でしょ？」と思うかもしれません。
確かに、銅の方が電気をよく通す。

でも、日本中に張り巡らされた送電線の大部分は、アルミニウム製。

なぜか。
その答えを理解するには、「電気伝導率」という特性を知る必要があります。

電気伝導率とは何か

電気伝導率とは、物質がどれだけ電気を通しやすいかを示す数値です。

単位は「S/m（ジーメンス毎メートル）」。数字が大きいほど、電気をよく通す。

ただし、金属の電気伝導率を比較するとき、よく使われるのはIACSという指標です。

IACSとは

IACS = International Annealed Copper Standard（国際焼鈍銅標準）

1913年に制定された国際規格で、焼鈍した純銅の電気伝導率を100%として、他の金属を比較します。

金属	電気伝導率（%IACS）
銀	105〜108
銅	100（基準）
金	70〜78
アルミニウム（純アルミ）	61〜65
真鍮	25〜30
鉄	17
ステンレス	2〜3

アルミニウムは、銅の約60%の電気伝導率。

銀、銅、金に次ぐ4番目。実用金属としては、銅に次ぐ2番目の電気伝導率を持っています。

なぜ金属は電気を通すのか

ここで、少し金属学的な話をします。

自由電子の存在

金属の中には、自由電子と呼ばれる電子が存在します。

通常、電子は原子核の周りを回っている。しかし、金属では、最外殻の電子が原子から離れて、金属全体を自由に動き回れる状態になっている。

この自由電子が、電気を運ぶ「運び屋」です。

電圧をかけると、自由電子が一方向に流れる。これが「電流」の正体です。

自由電子が多い＝電気を通しやすい

自由電子が多く、動きやすい金属ほど、電気をよく通す。

銀、銅、金、アルミニウム——これらは自由電子が多く、動きやすい金属です。

逆に、ステンレスや鉄は、自由電子の動きが制限されやすい構造を持っているため、電気伝導率が低い。

熱伝導率との関係

実は、電気伝導率が高い金属は、熱伝導率も高いという傾向があります。

金属	電気伝導率（%IACS）	熱伝導率（W/m・K）
銀	105	429
銅	100	398
アルミニウム	61	237
鉄	17	80

これは偶然ではありません。

熱も電気も、金属の中では自由電子によって運ばれるからです。

自由電子が動きやすい金属は、熱も電気もよく伝える。

この関係を「ヴィーデマン・フランツの法則」と呼びます。

19世紀にドイツの物理学者が発見した法則で、金属の熱伝導率と電気伝導率の比が、温度に比例するというものです。

銅より「軽い」という武器

電気伝導率だけを見れば、銅の方が優れている。

では、なぜアルミニウムが送電線に使われるのか。

密度の違い

金属	密度（g/cm³）
アルミニウム	2.7
銅	8.9

アルミニウムは、銅の約1/3の重さ。

同じ体積なら、アルミニウムの方が圧倒的に軽い。

同じ重さで比較すると

ここで、面白い計算をしてみましょう。

アルミニウムの電気伝導率は、銅の約61%。でも、密度は銅の約30%（1/3）。

同じ重さの金属を使って、電気をどれだけ流せるか？

銅1kgの体積：約0.11リットル
アルミ1kgの体積：約0.37リットル（銅の約3.3倍）

断面積が3.3倍になれば、電気抵抗は1/3.3になる。

アルミの電気伝導率は銅の61%だが、断面積が3.3倍なら： 0.61 × 3.3 = 約2.0

同じ重さなら、アルミニウムは銅の約2倍の電流を流せる。

🔌 コラム：送電線がアルミニウムである理由

日本の送電線は、ほとんどがアルミニウム製です。

なぜか。

軽いから。

送電線は、鉄塔と鉄塔の間に張られる。電線が重いと、鉄塔にかかる張力が大きくなる。鉄塔を頑丈にしなければならない。基礎も大きくしなければならない。

コストが膨れ上がる。

アルミニウムなら、銅の1/3の重さ。しかも、同じ重さなら銅より多くの電流を流せる。

長距離の送電線では、この「軽さ」が決定的な優位性になる。

ただし、純粋なアルミニウムでは強度が足りない。だから、中心に鋼線を通した「ACSR（鋼心アルミより線）」という構造が使われている。

鋼線が強度を担い、アルミニウムが電気を流す。

役割分担の設計です。

アルミニウム合金と電気伝導率

純アルミニウム（1000系）の電気伝導率は、約61〜65%IACS。

しかし、強度を上げるために他の元素を加えると、電気伝導率は下がります。

合金	電気伝導率（%IACS）	特徴
A1070（純アルミ）	62	電気伝導率が高い、柔らかい
A1050（純アルミ）	59	電気伝導率が高い、柔らかい
A6063-T5	53	押出加工性に優れる、建材に多用
A6061-T6	40〜43	強度が高い、構造材向け
A5052	35	耐食性に優れる
A2024-T3	30	航空機向け高強度材

合金元素が増えると、自由電子の動きが妨げられる。だから、電気伝導率が下がる。

電気伝導率を重視するなら、純アルミ（1000系）を選ぶ。
強度を重視するなら、合金を選び、電気伝導率の低下を受け入れる。

トレードオフの関係です。

電気用途でアルミを使う際の注意点

アルミニウムは優れた電気伝導体ですが、注意すべき点もあります。

1. 酸化皮膜の影響

アルミニウムは空気に触れると、表面に酸化皮膜（アルマイト）を形成します。

この皮膜は耐食性を高めるメリットがありますが、電気的には絶縁体です。

接触部分に酸化皮膜があると、接触抵抗が増加する。発熱の原因になることもある。

対策

接触面の酸化皮膜を除去してから接続
導電性グリースの使用
適切な締め付けトルクの管理

2. 銅との接続——電蝕のリスク

アルミニウムと銅を直接接触させると、ガルバニック腐食（電蝕）が発生します。

電気化学的に、アルミニウムは銅より「卑」な金属。
水分が存在すると、アルミニウムが優先的に腐食する。

対策

バイメタルコネクタ（異種金属接続用の専用部品）を使用
接触面を絶縁コーティング
水分の侵入を防ぐシーリング

3. クリープ（応力緩和）

アルミニウムは、銅よりも「クリープ」を起こしやすい。

クリープとは、一定の荷重をかけ続けると、徐々に変形が進む現象。

ボルトで締め付けた接続部が、長期間のうちに緩んでくることがある。緩むと接触抵抗が増え、発熱につながる。

対策

スプリングワッシャーの使用
定期的な増し締め
アルミ用の専用端子を使用

⚠️ コラム：1970年代アメリカの教訓

1960〜70年代のアメリカで、住宅の電気配線にアルミニウムが大量に使われました。

銅の価格高騰を受けて、安価なアルミニウムが代替材として採用されたのです。

しかし、問題が起きました。

火災の増加。

原因は、接続部の不良でした。

酸化皮膜による接触抵抗の増加

クリープによる接続の緩み

銅製の端子との異種金属接触

これらが重なり、接続部が過熱して火災につながったのです。

この問題を受けて、アメリカでは住宅配線へのアルミ使用が規制されました。

しかし、これはアルミニウムが悪いのではありません。

銅用に設計された端子や施工方法を、そのままアルミに適用したことが問題だったのです。

アルミニウムの特性を理解し、適切な設計と施工を行えば、安全に使用できます。

現在では、アルミ専用のコネクタや施工基準が整備され、送電線や産業用途では広く安全に使われています。

素材の特性を理解することの重要性を教えてくれる事例です。

バスバー——大電流を流す形材

電気用途でアルミ形材が活躍する代表例が、バスバーです。

バスバーとは、工場やビル、発電所などで大電流を送るための導体。
平たい板状や、角棒状の形をしています。

なぜバスバーにアルミが使われるのか

軽さ：銅の1/3の重さで、設置・運搬が容易
コスト：銅より安価（市況によるが、一般的に銅の1/3程度）
十分な電気伝導率：断面積を大きくすれば、必要な電流を流せる

同じ電流を流すために必要な断面積は、銅の約1.6倍。でも、重さは銅の約半分で済む。

大規模な設備では、この「軽さ」と「コスト」の差が効いてきます。

押出形材の強み

バスバーは、押出成形で作られることが多い。

長尺の一体成形が可能
断面形状の自由度が高い
寸法精度が安定

放熱用のフィンを一体化したバスバーや、取り付け用のボルト穴を考慮した形状など、機能を形状に盛り込んだ設計も可能です。

まとめ

電気伝導率：物質が電気を通しやすさを示す数値
アルミニウムは銅の約61%：銀、銅、金に次ぐ4番目
自由電子が電気を運ぶ：熱伝導率との関係（ヴィーデマン・フランツの法則）
軽さが武器：同じ重さなら銅の約2倍の電流を流せる
合金は電気伝導率が下がる：純アルミ（1000系）が最も高い
注意点：酸化皮膜、銅との電蝕、クリープ

特性を理解し、適切に使う

アルミニウムの電気伝導率は、銅より低い。

これは事実です。

しかし、「軽さ」という特性を組み合わせると、銅にはない優位性が生まれる。

送電線、バスバー、電気自動車のバッテリー配線—— 軽量化が求められる用途で、アルミニウムは選ばれています。

一方で、酸化皮膜や電蝕、クリープなど、注意すべき点もある。

特性を理解し、適切な設計と施工を行う。

それが、アルミニウムの電気伝導率を活かす鍵です。

参考文献・データ出典

一般社団法人日本アルミニウム協会「アルミニウム材料の諸特性データベース：物理的性質」https://www.aluminum.or.jp/materialdb/3.html
理科年表オフィシャルサイト（国立天文台編）https://official.rikanenpyo.jp/