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[导读]为什么导体有电阻? 也就是说,从微观上看,导体为什么会有电阻?

简单从经典电子论观点解释载流子在导体中定向运动受到阻碍(超导体例外)的原因

这个阻力是由电子之间以及导体中其他粒子间的碰撞所引起的,电子运动中不断与组成导体的原子(离子)相碰,原子(离子)排列成点阵,电子与点阵的总碰撞效应使电子在电力作用下加速运动所获得的动能转化为点阵的振动能量

以金属导体为例

我们先来定性描绘一下金属的微观结构。金属中的原子倾向于失去部分电子而成为正离子。全部正离子在金属中周期有序排列,形成所谓“晶体点阵”或“晶格”。脱离原子的电子成为自由电子,他们不再为某一特定的正离子所束缚,而是为全体整理自所有。在无外电场或其他原因(如温度梯度,数密度梯度等)时,金属中的自由电子好像气体中的分子一样不停地做无规则热运动,朝任意方向运动的概率都一样,不会发生定向运动。当有外电场时,自由电子将受力而获得一加速度

,但是电子不会无限制的加速,而会与晶格碰撞发生散射,从而改变运动方向和速率,并将部分能量转移给晶格上的正离子,使其热振动加剧。以上即为金属具有电阻和金属发热的原因

液体,气体,半导体,超导体又不太一样,但笔者以为,电阻是一个相对的概念,微观上导电规律即为电阻的成因,导电性越强,则表现为电阻越弱。金属自由电子导电,不断碰撞便表现为阻力;气体自由电荷极少,极难电离因此是良好的绝缘体;半导体空穴导电,纯净的半导体中自由电子和空穴数量很少,因此导电性差,电阻较大,受加热活光照(即半导体的热敏特性和光敏特性)或掺入微量杂质时,会极大改善导电性;超导体介质最为特殊,它内部的电流已经激发就能长期维持,而电场强度却处处为零,导电规律与通常导体完全不同。在这里就不赘述了。

希望为我国高中物理学教育做出了一点微小的工作。

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