металеві провідники
Відповідно до сучасних уявлень кристал твердого або рідкого металу складається з позитивних іонів і вільних електронів. Іони металу розташовуються на однаковій відстані один від одного і утворюють правильну фігуру просторової кристалічної решітки. Усередині решітки, подібно до молекул газу в повітрі, хаотично рухаються вільні електрони. В ідеально правильної кристалічній решітці металу електрони рухалися б так само, як в порожнечі. Однак включення сторонніх домішок, які деформують грати, а також теплові руху атомів металу створюють перешкоди руху електронів. Частина електронів атомів металу, залишаючи свої орбіти, може потрапити в поле інших атомів і, стикаючись з іншими електронами, вибити їх з своїх орбіт, що призведе до утворення нових порцій вільних електронів.
Малюнок 1. Струм в металевих провідниках
Електрони в атомі володіють не будь-якими, а тільки деякими, цілком визначеними, значеннями енергії (енергетичні рівні). У більшості металів заповнена і вільна зони перекриваються і між ними забороненої зони немає. Тому електрони металу легко переходять із заповненої зони у вільну, що обумовлює високу електропровідність металів. Якщо прикласти до кінців металевого провідника електрорушійну силу. то під дією електричного поля вільні електрони металу отримають додаткову швидкість, викликану електричним полем. Зі збільшенням сили поля все більша і більша частина раніше хаотично рухалися електронів бере участь в направленому русі. У провіднику виникає електричний струм. Електрони при своєму русі стикаються зі складовими частинами атомів і молекул металу і передають їм частину своєї кінетичної енергії, збільшуючи їх тепловий рух. В результаті цього температура провідника підвищується. Як було зазначено вище, теплові руху частинок металу ускладнюють рух електронів. Отже, зі збільшенням температури провідника електричний опір його збільшується. Опір металевого провідника залежить і від наявності в ньому домішок. Чим чистіше метал, тим нижче його електричний опір. Можна припустити, що опір чистих металів при абсолютному нулі температури (- 273 ° С) має дорівнювати нулю. При цьому настає явище надпровідності.
Джерело: Кузнецов М. І. "Основи електротехніки" - 9-е видання, виправлене - Київ: Вища школа, 1964 - 560с.