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金属为什么会导电 金属导电原理是什么

2023-02-08 13:33:19文/陈宇航

金属之所以能导电,原因在于组成金属分子的离子核外围有自由电子存在,在有电压时自由电子带电后向电压的正极运动,形成电流。这样,金属就把电流传导过去,由于不同的金属元素,核外自由电子数量不同,这样的差异反应出不同金属导电性能的不同。

金属为什么会导电 金属导电原理是什么

金属能导电的原理

①经典导电理论

经典导电理论认为,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,由于有大量的可移动的自由电子,故金属可以体现出导电性。

②量子力学理论

在量子力学理论中,电子实际上不是在点阵直线移动,而是像光线那样,按波动力学的规律运动,我们称之为:电子波。

电子运动过程实际上是:各个电子波在原子上被散射,然后互相干涉并连续地形成波前(可以结合水波来理解)。

目前这两种理论都不能完全表明孰对孰错,他们都有各自所适应的背景,一般而言,经典导电理论更适合我们的理解与基础研究。

金属内部结构

电流是电子的定向移动,所以金属能够导电就说明金属中含有大量的自由移动的电子,才能有导电性能的基础条件。首先来看看金属的内部结构,其实一切的固态金属都是晶体,在它点阵的空间结构中,每个节点都有不断做无规则原子或正离子,而电子则穿梭其中。

当没有任何外界作用的时候,金属中电子就像分子一样不断无规则运动,杂乱无章的运动使得很多电子表现出的特性都相互抵消,在任一方向上的平均速度为零,所以金属没有电流。

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、导热性、延展性,有金属光泽,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。

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