Rezistivitatea electrică a metalelor
Rezistivitatea electrică a metalelor
Cele mai bune conductoarele sunt metale. Atomii de metal sunt legați slab electronii exteriori din atomii lor și, prin urmare, se detașează de ele și „sunt partajate“ accesoriu devine întreg probă, adică electroni liberi.
electroni liberi formează „gazul de electroni“ care înconjoară rețeaua cristalină a ionilor metalici pozitivi.
Cercetatorii au emis ipoteza ca rezistenta electrica a metalului cauzate de ciocniri de electroni liberi cu ioni ai rețelei cristaline.
Cu toate acestea, această ipoteză nu este în concordanță cu experiența: rezistența măsurată este de mii de ori mai mică decât calcul. rezistență la metale rezistivitate scăzută indică faptul că electronii deplasa prin metal aproape fără coliziuni, ca și în cazul „conștiente“ a rețelei cristaline. Cu alte cuvinte, electroni liberi au fost mult mai „liber“ decât era de așteptat.
Acest comportament mai mult ca un val de mișcare liberă de electroni. decât mișcarea particulelor, cum ar fi electroni lin „raționalizate“ ioni zăbrele. Și studiu suplimentar a arătat că acest „val“ comportament de electroni nu este intamplatoare - sa dovedit că este, de asemenea, din cauza structurii atomului (pentru mai multe detalii, vom vorbi despre acest lucru în § 29. mecanica cuantică).
Calculele efectuate cu proprietățile val de electroni a condus la predictia neobișnuit, astfel încât era greu de crezut. Conform acestor calcule, sa dovedit că în cazul în care rețeaua cristalină a unui metal a fost perfect periodice. val de electroni pentru a trece prin cristal, nu se abate de la direcția sa - ca și în cazul în care într-un vid. În acest caz, rezistența electrică a metalului trebuie să fie egal cu zero. Și aceasta, rezistența la zero, într-adevăr, a fost observată în experimentul! Acest lucru va fi discutat mai târziu.
Într-o rețea cristalină reală a cristalului nu este perfect periodică: periodicitate violează impurități și defecte zăbrele, precum devierea ionilor din pozițiile lor de echilibru datorită fluctuațiilor termice.
Datorită prezenței „neregularități“ ale undei zabrele de electroni este împrăștiată, adică modificările de direcție. Calculele efectuate pe presupunerea că aceasta este cauza rezistenței electrice a metalelor, au fost în concordanță cu experimentul.