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

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.