1729年的一天，大雾笼罩着伦敦。一个衣着寒酸的人在街道上急急忙忙地走着，他好像在专心地想着什么，以致完全没有注意到周围的车马和行人。几个月来他一直都在想让电荷通过一条长金属线，结果都没有成功。这使他十分烦恼。这次，他想出了一点眉目，决定马上到好朋友惠勒家里去完成一个实验。
斯蒂芬·格雷是一位无职业的穷人，只凭一点退职金度日。他的朋友惠勒却是个有钱的人。出于对电学研究的共同爱好，两人结成莫逆之交。说实话，没有惠勒的资助，格雷的研究是难以进行的。
一见到惠勒，格雷就兴奋地说：“问题找到了，让我们再试一次吧。”他急忙打开包袱取出一捆金属线，于是就在客厅里把金属线从这一头拉到那一头，一会儿客厅里便布满了电线。他又在金属线的一端系上一只象牙球，这才对惠勒说：“你把羽毛放在象牙球附近，注意观察，我去另一边。”
格雷走到另一端，然后用力摩擦玻璃棒。当他把带电的玻璃棒与金属线相接触时，守在另一端的惠勒立即大声喊道：“电传过来了，象牙球吸住羽毛啦！”
科学史上，格雷是第一个使电荷沿着270米长的导线奔跑的人。
两位朋友沉浸在成功的喜悦之中。惠勒说：“格雷你真了不起，你解释一下成功的奥妙在哪里？”
格雷想了想说：“以前之所以不成功，毛病出在挂金属线的钩子上。因为假定金属是传电物质，当我们用金属钩子挂电线的时候，电自然就顺着钩子跑到墙上去了。这些天我一直进行实验，寻找不传电的物质。看，这些丝就是不传电的。”
惠勒又看了看今天悬挂着的金属线说：“真的，我怎么没有注意到今天的实验全部改用丝线悬挂金属线了！我的好朋友，这本身就是一个重要的发现。”
格雷在1733年出版的1731年份《哲学报告》中，发表了他对导体和绝缘体的发现。但是他只发现金属能导电，丝线不导电，却不能解释电荷为什么能从钢丝跑掉，却又不会从丝线跑掉。这个问题延续了200多年，直到本世纪初，在人们发现了电子的基础上，德国物理学家黎开和德鲁台提出了自由电子的假说，才完满地解释了金属导电的现象。
在原子内部的电子都是绕原子核转动的。原子核带的正电量和全体电子所带的负电量是相等的。电子一般不会离开自己的轨道。
金属中的原子里一般都有许多电子，这些电子绕核转动的轨道又是一层比一层远。处在最外层轨道运转的电子，很容易脱离原子核的吸引范围，在原子和原子之间乱跑，这些“淘气包”就是自由电子。
当金属体的某一部分得到多余电子时，这些电子就以自由电子的状态传到其他部分去；当它失去电子时，其他部分的自由电子就会跑来补充。这就是金属体的导电现象。这种由于自由电子的运动而形成的导电现象叫电子导电。
有些物体，原子的外层电子不容易脱离原子核的吸引范围，自由电子很少，导电能力很弱，这就是绝缘体。
还有些物体，自由电子比导体少得多，却又比绝缘体多一些。当温度升高或者有光照之后，自由电子会有所增多，这种物体就叫半导体。