簡(jiǎn)單從經(jīng)典電子論觀點(diǎn)解釋載流子在導(dǎo)體中定向運(yùn)動(dòng)受到阻礙(超導(dǎo)體例外)的原因
這個(gè)阻力是由電子之間以及導(dǎo)體中其他粒子間的碰撞所引起的，電子運(yùn)動(dòng)中不斷與組成導(dǎo)體的原子(離子)相碰，原子(離子)排列成點(diǎn)陣，電子與點(diǎn)陣的總碰撞效應(yīng)使電子在電力作用下加速運(yùn)動(dòng)所獲得的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為點(diǎn)陣的振動(dòng)能量
以金屬導(dǎo)體為例
我們先來(lái)定性描繪一下金屬的微觀結(jié)構(gòu)。金屬中的原子傾向于失去部分電子而成為正離子。全部正離子在金屬中周期有序排列，形成所謂“晶體點(diǎn)陣”或“晶格”。脫離原子的電子成為自由電子，他們不再為某一特定的正離子所束縛，而是為全體整理自所有。在無(wú)外電場(chǎng)或其他原因(如溫度梯度，數(shù)密度梯度等)時(shí)，金屬中的自由電子好像氣體中的分子一樣不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，朝任意方向運(yùn)動(dòng)的概率都一樣，不會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)有外電場(chǎng)時(shí)，自由電子將受力而獲得一加速度
,但是電子不會(huì)無(wú)限制的加速，而會(huì)與晶格碰撞發(fā)生散射，從而改變運(yùn)動(dòng)方向和速率，并將部分能量轉(zhuǎn)移給晶格上的正離子，使其熱振動(dòng)加劇。以上即為金屬具有電阻和金屬發(fā)熱的原因
液體，氣體，半導(dǎo)體，超導(dǎo)體又不太一樣，但筆者以為，電阻是一個(gè)相對(duì)的概念，微觀上導(dǎo)電規(guī)律即為電阻的成因，導(dǎo)電性越強(qiáng)，則表現(xiàn)為電阻越弱。金屬自由電子導(dǎo)電，不斷碰撞便表現(xiàn)為阻力;氣體自由電荷極少，極難電離因此是良好的絕緣體;半導(dǎo)體空穴導(dǎo)電，純凈的半導(dǎo)體中自由電子和空穴數(shù)量很少，因此導(dǎo)電性差，電阻較大，受加熱活光照(即半導(dǎo)體的熱敏特性和光敏特性)或摻入微量雜質(zhì)時(shí)，會(huì)極大改善導(dǎo)電性;超導(dǎo)體介質(zhì)最為特殊，它內(nèi)部的電流已經(jīng)激發(fā)就能長(zhǎng)期維持，而電場(chǎng)強(qiáng)度卻處處為零，導(dǎo)電規(guī)律與通常導(dǎo)體完全不同。在這里就不贅述了。
希望為我國(guó)高中物理學(xué)教育做出了一點(diǎn)微小的工作。
下載文檔
