|
В классической электронной теории металлов предполагается, что движение электронов подчиняется законам механики Ньютона. В этой теории пренебрегают взаимодействием электронов между собой, а их взаимодействие с положительными ионами сводят только к соударениям. Предполагается также, что при каждом соударении электрон передает решетке всю накопленную в электрическом поле энергию, и поэтому после соударения он начинает движение с нулевой дрейфовой скоростью.
Несмотря на то, что все эти допущения являются весьма приближенными, классическая электронная теория качественно объясняет законы электрического тока в металлических проводниках - закон Ома, закон Джоуля-Ленца - и объясняет существование электрического сопротивления металлов.
Закон Ома:
...
Электрическое сопротивление проводника:
...
Закон Джоуля - Ленца:
...
Однако в ряде вопросов классическая электронная теория приводит к выводам, находящимся в противоречии с опытом. Эта теория не может, например, объяснить, почему молярная теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических кристаллов, равна 3R (закон Дюлонга и Пти). Классическая электронная теория не может также объяснить температурную зависимость удельного сопротивления металлов:
теория дает ..., в то время как из эксперимента получается зависимость ...
Наиболее ярким примером расхождения теории и опытов является сверхпроводимость.
Зонная модель электронной проводимости металлов
Качественное различие между металлами и полупроводниками (диэлектриками) состоит в характере зависимости удельной проводимости от температуры. У металлов с ростом температуры проводимость падает, а у полупроводников и диэлектриков - растет. При Т → 0 К у чистых металлов проводимость σ → ∞. У полупроводников и диэлектриков при
|
