金属会导电,你知道为什么吗?
金属会导电,这是因为金属中含有大量移动的自由电子。我们都知道,物体传导电流的能力叫作导电性。金属中的这些自由电子会在外加电场的作用下形成远程迁移。
根据相关文献的内容,人们对于金属导电的物理本质的认识,大致经过了三个重要的阶段。这三个阶段分别是经典自由电子理论,量子自由电子理论,一直到后来的能带理论。这三个理论,一个理论是建立在另外理论基础上,并不断完善。
经典自由电子理论认为,在金属晶体中,晶体点阵是由正离子构成,这些正离子形成了一个均匀的电场,价电子是完全自由的(人们通常将其为自由电子),这些自由电子弥散分布于整个晶体点阵中。这些自由电子的运动遵循理想气体的运动规律。在没有外加电场时,一般不会产生电流。对金属施加外加电场时,金属中的自由电子会在外加电场的作用下进行定向加速运动,从而形成电流。
量子自由理论也认为金属中正离子所形成的电场是均匀的,价电子不受正离子的约束,可以在整个金属中做自由运动。但是,量子自由理论认为金属中自由电子的运动服从量子力学原理。电子具有波、粒二象性。
能带理论是一个相对比较完善的理论。能带理论也认为金属中价电子的公有化,还有能级的量子化。除此以外,能带理论还认为金属中由离子点阵所造成的势场不均匀,这不均匀的势场遵循一定的周期性变化。能带理论,是一个相对完善的物质导电理论。这个导电理论不仅可以很好地解释金属的导电性,还可以很好地解释其他材料导电的物理本质,比如半导体,绝缘体。