電導率
物體傳導電流的能力稱為導電性。各種金屬的導電性不同,通常銀的導電性最好,其次是銅和金。固體的導電性是指電子或離子在電場作用下在固體中的長距離遷移,通常以壹類電荷載體為主,如:電子導體,以電子載體為主體;基於離子載體的離子導電性;混合導體既有載流子又有離子。另外,有些電學現象並不是載流子遷移引起的,而是電場誘導的固體極化引起的,比如介電現象和介電材料。
1相關理論
最早的金屬導電理論是基於經典理論的Trude-Lorenz理論。假設金屬中存在自由電子,它們像理想氣體分子壹樣服從經典玻爾茲曼統計。在平衡條件下,雖然它們在不斷運動,但平均速度為零。在有外電場的情況下,電子得到壹個沿電場力方向的加速度a:團簇的最優J產生定向運動,同時電子與構成晶格的離子固體交換能量,失去定向運動,這樣在壹定電場強度下,有壹個平均漂移速度l,假設碰撞幾率為1/r(r也叫自由運行時間),則有D= e,z,電流密度J= zg。與歐姆定律相比,蘭李三J57有以下缺點:女巫M的經典理論成功地解釋了歐姆定律,導出了魏德曼的弗朗茲定律,該定律與熱導率和電導率有關,但也遇到了根本性的困難。。按照經典理論,金屬中的自由電子對熱容的貢獻應該與晶格振動的貢獻相當,但在實驗中沒有觀察到。在認識到金屬中的電子應該服從量子的費米統計定律後,這個矛盾就解決了。根據費米統計,只有費米表面附近的少數電子對比熱容有貢獻。另壹個難點是,根據金屬電導率的實驗值估算的電子平均自由程約為幾百個原子距離,但根據經典理論,無法解釋電子為什麽會有這麽長的自由程。為了解決這個矛盾,結合量子力學的發展,我們開始系統地研究電子在晶體周期場中的運動,從而逐漸建立了能帶理論。根據能帶理論,在嚴格周期勢場中運動的電子保持在本征態,其運動不受“阻力”,但當晶體勢場由於原子振動、雜質缺陷等原因偏離周期場時,電子運動發生碰撞和散射,從而對晶體中電子的自由程給出了正確的解釋。壹般金屬的電阻是由於晶格原子的振動使電子散射而產生的。在足夠高的溫度下,散射幾率與原子位移的平方成正比,與溫度成正比。在低溫下,只有那些低頻的晶格振動,即長聲波,才能對散射有貢獻,並且隨著溫度的降低,貢獻晶格振動模式的數量不斷減少,顯示出金屬電阻率會隨著溫度極限而變化。改變。實際材料中存在雜質和缺陷,也會破壞周期性勢場,造成電子散射。壹般來說,金屬中雜質和缺陷散射的影響不依賴於溫度,而與雜質和缺陷的密度成正比,這是殘余電阻的原因。稀磁合金材料在極低溫度下電阻極小,是電子被磁性雜質散射時自旋變化的結果,稱為近藤效應。基於費米統計和能帶理論,發展了現代金屬電導理論。(韓如琪)金屬電導率金屬的電阻率金屬具有良好的導電性,其電導率A在1,9-cm-1以上。根據歐姆定律,金屬中的電流密度j與電場強度e成正比,存在j的容差,壹般為二階張量,電導率的倒數稱為電阻率。金屬的導電性與溫度有關。通常情況下,金屬電阻率與溫度t成正比,在低溫下,許多金屬材料的電阻率隨溫度的變化遵循t”定律。在液氦的極低溫度範圍內,大多數含有微量磁性雜質的稀磁合金材料在電阻隨溫度變化的曲線上有壹個最小值。金屬也是良好的導熱體。魏德曼-弗朗茲定律表明,金屬的熱導率K和電導率。比值與溫度t成正比,即k/a LT公式中L=2.22x10-8V2/K”,L為常數,稱為洛倫茲數。根據麥德森法則,含有少量雜質或缺陷的金屬材料的電阻率P可以寫成:P-P0+P(約爪為電阻率與溫度有關的部分;P0是與溫度無關的部分,表示雜質和缺陷的影響,是溫度t趨於OK時的電阻值,稱為剩余電阻。
2非導體
金屬和非金屬的區別在於金屬通過金屬鍵連接,而非金屬通過離子鍵或價鍵連接。從物理性質上看,金屬壹般都具有導電性、金屬光澤和延展性,而且大部分都是固態,只有水銀在常溫下是液態。大多數非金屬是絕緣體,只有少數非金屬是導體(碳)或半導體(矽)。然而,由於科學技術的快速發展,它們之間的差異越來越不明顯。納米技術的發展使得金屬和非金屬的區別越來越小。
金屬壹般都是導電的,說明有不導電的金屬。