金属靠什么导电

金属靠什么导电

关于金属导体导电,经典导电理论认为,是由于金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电场力的作用下定向移动而形成电流.

导电因素：

1、金属原子的核外电子；

2、洛仑兹力作用下的金属导体；

3、电压分配电场力作用下的金属导体。

导电性最好的金属是什么？

导电性最好的金属是银，导电系数为100，其次是铜导电系数为99，生活中都是铜导线，经济。

导电性

物体传导电流的能力叫做导电性。各种金属的导电性各不相同，通常银的导电性最好，其次是铜和金。固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移，通常以一种类型的电荷载体为主，如：电子导体，以电子载流子为主体的导电；离子导电，以离子载流子为主体的导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。除此以外，有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的，而是电场作用下诱发固体极化所引起的，例如介电现象和介电材料等。

1相关理论

最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统计规律以后得到了解决。根据费米统计， 只有在费米面附近的很少一部分电子对比热容有贡献。 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、杂质缺陷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原子振 动对电子的散射引起的。散射概率与原子位移的平方成正比，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

2不导电体

金属和非金属的区别 从化学性质看金属是金属键连接，而非金属是靠离子键或共价键连接。从物理性质看，金属一般具有导电性，有金属光泽，有延展性，并且大多数是固体只有汞常温下是液体。而非金属大多是绝缘体，只有少数非金属是导体(碳)或半导体(硅)。但是由于科学技术的高速发展，它们之间的区别也越来越不明显。纳米技术的发展更使金属和非金属之间的区别越来越小。

金属一般具有导电性,可见有不导电的金属。

金属能导电的原因是什么

关于金属导体导电,经典导电理论认为,是由于金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电场力的作用下定向移动而形成电流.
1 金属原子的核外电子
所有的原子均由原子核与绕核运动的核外电子构成,原子核外电子绕核运动所需的向心力由原子核与电子之间的库仑电场力提供,众多的核外电子在原子核外距核不同距离的轨道上运动,距核最近的电子,受原子核的作用力最大,电子的总能量最低,而距核最远的最外层电子,受原子核的束缚力最小,电子的势能最大,总能量最大.这最外层电子由于受束缚最小,所以它经常受邻近原子的干扰,而绕邻近原子核运动.金属原子之间就是依据这种外层电子干扰后的互绕运动形成的作用力而结合成金属体的.由于这种结合力非常小,所以金属有柔软、加热易产生形变等特点.
2 洛仑兹力（或感应电场力）作用下的金属导体
如果金属导体在磁场中作切割磁感线运动,则导体内部核外电子受到洛仑兹力的作用,并在这种作用下原子发生极化,产生了原子极化电动势.但不管洛仑兹力多大,它也不能对电子做功,增加电子动能,使它脱离原子核束缚,并使电子在脱离原子核束缚后,继续对它做功,在力的方向上发生加速运动形成电流.
3 电压分配电场力作用下的金属导体
如果金属导体两端加上一个电压,使导体内部形成一个电压分配电场,则导体内部的核外层电子在绕核运动时该受电压分配电场力的作用,该电场力对电子做了正功,使电子动能增加,有了足够的能量克服核的束缚,到了核外,变为自由电子因为原子核外电子中只有最外层电子的能量最大,要形成自由电子需克服核引力做功最小,所以,一般情况下,在导体两端加上电压,也只有最外层电子能够脱离原子核,变成自由电子.最外层电子脱离原子核的束缚需对其做功最小.形成电流后的自由电子实际也是不自由的,一方面它受到了电压分配电场力的作用,并在电场力的方向上运动,另一方面在运动过程中,并非通行无阻.原子内外空间,对于一个非常微小的电子而言,可以说是相当广阔的,原子核就好像宇宙空间的恒星,而自由电子就像在宇宙空间飞行一颗小流星,这个比喻也不是很恰当,因为流星在太空中飞行可能不会使到其他物体的阻力,但自由电子却会受阻力,这是因为原子核外的空间并不是什么也没有,而是还绕行着内层电子,而且这些金属的内层电子的数量要远比形成自由电子的最外层电子多得多,我们不妨把这些原子的内层电子形成的屏障称为电子云气.电子云气带有负电,自由电子也带负电,所以,自由电子要在电子云气中穿梭形成电流,必然受到电子云气的阻力作用.在稳定电流形成后,如果把导体两端的电压突然撤去,导体内部电场消失,自由电子失去了电场力的作用,作用在它上的只有阻力,于是电子作减速运动,速度很快减小为零.而后在原子核的引力的作用下,重新回到原子核外层相应的轨道上作绕核运动.
4 欧姆定律与电阻定律
在电流流动过程中,由于电子云气对自由电子的阻力,对电流的流动形成了一定的阻碍,也就产生了导体的电阻.必须说明的是,自由电子在运动过程中受到的阻力并不等于导体的电阻,自由电子受到阻力大,并不意味着导体的电阻大,反之,导体的电阻大,也同样不等于说自由电子定向移动时受的阻力就大.
5 能量转化与焦耳定律
当导体两端刚加上电压,电场力对原子核最外层电子做正功,以克服原子核的束缚力,但由于电场力克服原子核的束缚力做功远远小于电流长期流动克服电子云气阻力做的功,所以,克服原子核束缚所做的功是十分微小,可以忽略的.
自由电子在加速过程中,电场力也对其做了正功,但也因为电子加速时间非常短,运动位移非常小（这里不作论述）,所以,电场力做也非常小,也可以忽略.所以自由电子形成电流后,电场主要能量损耗在于克服电子云气做功.
6 通电导体在磁场中运动
上面分析中电流通过导体时只克服电子云气做功,电子云气对自由电子的阻碍表现为电阻,所以这样导体称为纯电阻导体,电路中只有纯电阻导体的电路称为纯电阻电路.由以上各式可知,纯电阻电路把电功转化为热能.
但是,通电导体在磁场中会受到磁场力（安培力）的作用, ,在此力作用下,导体开始加速运动,切割磁感线,使导体内原子发生极化,产生极化电动势,导体两端感应电动势形成,会在其他外部导体部分产生一个电场,对流过的自由电子产生阻力,为了克服该阻力,电流遂在导体内部产生了一个与电流方向相同的电压分配电场,使该电场与感应电动势产生的电场相抵消,因此保持了电流的稳定,也在导体两端产生了电压,该电压大小正好与感应电动势相等,方向相反.
这样电压分配电场力要克服感应电动势产生的阻力做功,消耗电能,这些能量转化为安培力对外界做功,以机械能形式出现.
如果放入磁场中的导体不是理想导体,那么,电场力不但要克服感应电动势而做功,而且克服电子云气的阻力而做功,所以,电能有一部分转化为机械能形式,也有一部分转化为热能.
7电流流通后的电源
在电源内要形成电流,除了要使外层电子克服原子核的束缚外,同样需要克服电子云气阻力做功,非静电没有这样的功能,所以,必须在电源内产生一个由电源负极指向正极的电压分配电场,外层电子就是在这个电场力的作用形成电流,并在电源内部产生电压降,该电压降电源负极电位高于正极电位,即方向从负极指正极,与电源电动势方向相反.

金属为什么具有导电性？

物质是由原子组成的，而原子的结构是由位于原子中心的原子核和核外电子组成的，原子核带正电，核外电子带负电，核外电子在原子核的束缚下绕原子核运转。

金属内部的电子可以脱离原子核的束缚，在核外自由运动，从而形成电流。所以金属能导电是因为有自由移动的电子。

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