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导电范围解释
*早的金属导电理论是建立在经典理论基础上的特鲁德一洛伦兹理论。假定在金属中存在有自由电子，它们和理想气体分子一样，服从经典的玻耳兹曼统计，在平衡条件下，虽然它们在不停地运动，但平均速度为零。有外电场存在时，电子沿电场力方向得到加速度a：丛 ’ 优 J 产生定向运动，同时电子通过碰撞与组成晶格的离子实交换能量，而失去定向运动，从而在一定电场强度下，有一平均漂移速度l，。假定碰撞概率为1/r(r又称为自由运动时间)，则有 D=卫E ，，z 而电流密度J=，zg。=兰荔三J57 与欧姆定律相比较，有仃：巫 m 经典理论成功地说明了欧姆定律，导出热导与电导之间相互联系的维德曼一夫兰兹定律，但同时也遇到了根本性的困难。。根据经典理论，金属中自由电子对热容量的贡献应与晶格振动的热容量可以相比拟，但是在实验上并没有观察到，这个矛盾在认识到金属中的电子应遵从量子的费米以后得到了解决。根据费米统计，只有在费米面附近的很少一部分电子对有贡献。另一个困难是根据实验上得到的金属电导率数值估算出的电子平均自由程约等于几百个原子间距，而按照经典理论，不能解释电子为什么会有如此长的自由程。正是为了解决这个矛盾，结合量子力学的发展，开始系统研究电子在晶体周期场中的运动，从而逐步建立了能带理论。按照能带理论，在严格周期性势场中运动的电子，保持在一个本征态中，电子运动不受到“阻力”，只是当原子振动、杂质等原因使晶体势场偏离周期场，使电子运动发生碰撞散射，从而对晶体中电子的自由程给出了正确的解释。一般金属的电阻是由于晶格振动对电子的散射引起的。散射概率与原子的平方成正比，在足够高的温度下与温度丁成正比；在低温下，只有那些低频的晶格振动，也就是长声学波，才能对散射有贡献，而且随着温度降低，有贡献的晶格振动模式的数量不断减少，呈现出金属电阻率在低温极限将随丁。变化。实际材料中存在有杂质与缺陷，也将破坏周期性势场，引起电子的散射。金属中杂质和缺陷散射的影响，一般说来是不依赖于温度丁的，而与杂质和缺陷的密度成正比，它们是产生剩余电阻的原因。稀磁合金材料极低温下出现的电阻极小，是电子被磁性杂质散射时伴随有自旋变化的结果，称为近藤效应。在费米统计和能带论的基础上，发展了金属电导的现代理论。 (韩汝琦) 金属导电性eleetrieal eo耐uctivity of metals金属具有良好的导电性，其电导率a在1护9一‘·cm一‘以上。根据欧姆定律，金属中的电流密度j正比于电场强度E，有 j二改忍。一般为二阶张量，电导率的倒数称为电阻率。金属的导电性与温度有关。通常情况下，金属电阻率正比于温度T。在低温时，许多金属材料的电阻率随温度按T“规律变化。在极低温的液氦温度范围，含有微量磁性杂质的稀磁合金材料大都在电阻随温度变化曲线上出现极小值。金属同时是一个良好的导热体。维德曼一夫兰兹定律表明，金属的热导率k与电导率。之比正比于温度T，即 k/a二LT 式中L=2.22x10一8V2/K“，L为一常数，称洛伦兹数。按照马德森定则，包含少量杂质或缺陷的金属材料，其电阻率P可以写成: P一P0+P(约爪约为电阻率中与温度有关的部分;P0为与温度无关的部分，表示杂质与缺陷的影响，是当温度T趋向OK 时的电阻值，称为剩余电阻位移原子缺陷比热容统计规律
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