Металлы

Согласно электронной теории электропроводность металлов обусловлена электронами, которые могут свободно перемещаться между положительно заряженными ионами решетки.

В классической электронной теории металлов (Друде – Лоренца) предполагалось, что в металле имеется электронный газ который подчиняется классической статистике. В отсутствие внешнего электрического поля электроны совершают беспорядочное тепловое движение. При включении внешнего электрического поля на тепловое движение электронов накладывается направленное движение зарядов, которое приводит к появлению электрического тока.

Сталкиваясь с ионами, электроны передают им кинетическую энергию, полученную под влиянием внешнего электрического поля, что приводит к нагреванию металлов (джоулево тепло). На основе указанных представлений удалось объяснить законы Ома, Джоуля – Ленца, Видемана – Франца и вычислить постоянную Холла. Классическая электронная теория не могла объяснить линейную зависимость удельного сопротивления металлов от температуры, т.е. r ~ Т.

 

Недостатки классической электронной теории проводимости

Опыт показывает, что электропроводность металлов при комнатной температуре обратно пропорциональна температуре:

 

r ~ Т,

 

где r – удельное сопротивление.

Согласно классической теории, электропроводность металлов или , т.к.

Классическая теория не может объяснить расхождение между теорией и опытом, поэтому возникла необходимость квантового рассмотрения электронной проводимости металлов с квантовой точки зрения. Однако эта теория требует сложного математического аппарата. Более простой является зонная теория твердого тела.