A villamos ellenállás fémek
A villamos ellenállás fémek
A legjobb vezetők a fémek. A fém atomok gyengén kötött külső elektronokat atomjaik és ezért leválasztjuk őket, és „megosztott” tartozék egyre teljes minta, azaz a szabad elektronokat.
Szabad elektronok képezik a „elektron gáz” körülvevő kristályrács a pozitív fémionok.
A kutatók feltételezték, hogy az elektromos ellenállás a fém által okozott ütközés a szabad elektronok ionokkal a kristályrácsban.
Ez a feltételezés azonban nem áll összhangban tapasztalat: a mért ellenállás ezerszer kisebb, mint a számítás. Alacsony ellenállás fémek ellenállása, jelezve, hogy a szabad elektronok utazási keresztül fém majdnem ütközés nélkül, mintha „tudatában” a kristályrács. Más szóval, a szabad elektronok sokkal több „szabad” a vártnál.
Ez a viselkedés inkább egy szabad elektron hullám mozgás. mint a mozgás a részecskék, mint elektronok simán „áramvonalas” rácsos ionok. És további vizsgálat azt mutatta, hogy ez a „hullám” viselkedés az elektronok nem véletlen - kiderült, hogy ez annak is köszönhető, hogy a szerkezet az atom (bővebben fogunk beszélni erről § 29. kvantummechanika).
Elvégzett számítások a hullám tulajdonságait elektronok vezetett szokatlan jóslat, hogy nehéz volt elhinni. Ezek szerint a számítások, kiderült, hogy ha a kristályrács egy fém tökéletesen periodikus. elektron hullám, hogy áthaladjon a kristály, nem tér el annak irányát - például, ha egy üres. Ebben az esetben, az elektromos ellenállás a fém kell nullával egyenlő. És ez, nulla ellenállás valóban megfigyelhető a kísérlet! Ez lesz szó később.
Egy valós kristályrács a kristály nem tökéletesen periodikus: periodicitás sérti szennyeződések és rácshibasűrűséget, valamint az eltérés az ionok egyensúlyi pozíciók miatt a termikus ingadozások.
Jelenléte miatt a „szabálytalanságok” a rács elektron hullám szóródik, vagyis, annak iránya változik. Számítások azt feltételezve, hogy ez az oka az elektromos ellenállás a fémek, összhangban voltak a kísérletben.