金屬導電的原理是什麼

1樓：匿名使用者

自由電荷的定向移動

關於金屬導體導電，經典導電理論認為，是由於金屬導體內部存在大量的可以自由移動的自由電子，這些自由電子在電場力的作用下定向移動而形成電流。

1 金屬原子的核外電子

所有的原子均由原子核與繞核運動的核外電子構成，原子核外電子繞核運動所需的向心力由原子核與電子之間的庫侖電場力提供，眾多的核外電子在原子核外距核不同距離的軌道上運動，距核最近的電子，受原子核的作用力最大，電子的總能量最低，而距核最遠的最外層電子，受原子核的束縛力最小，電子的勢能最大，總能量最大。這最外層電子由於受束縛最小，所以它經常受鄰近原子的干擾，而繞鄰近原子核運動。金屬原子之間就是依據這種外層電子干擾後的互繞運動形成的作用力而結合成金屬體的。

由於這種結合力非常小，所以金屬有柔軟、加熱易產生形變等特點。

2 洛侖茲力（或感應電場力）作用下的金屬導體

如果金屬導體在磁場中作切割磁感線運動，則導體內部核外電子受到洛侖茲力的作用，並在這種作用下原子發生極化，產生了原子極化電動勢。但不管洛侖茲力多大，它也不能對電子做功，增加電子動能，使它脫離原子核束縛，並使電子在脫離原子核束縛後，繼續對它做功，在力的方向上發生加速運動形成電流。

3 電壓分配電場力作用下的金屬導體

如果金屬導體兩端加上一個電壓，使導體內部形成一個電壓分配電場，則導體內部的核外層電子在繞核運動時該受電壓分配電場力的作用，該電場力對電子做了正功，使電子動能增加，有了足夠的能量克服核的束縛，到了核外，變為自由電子因為原子核外電子中只有最外層電子的能量最大，要形成自由電子需克服核引力做功最小，所以，一般情況下，在導體兩端加上電壓，也只有最外層電子能夠脫離原子核，變成自由電子。最外層電子脫離原子核的束縛需對其做功最小。形成電流後的自由電子實際也是不自由的，一方面它受到了電壓分配電場力的作用，並在電場力的方向上運動，另一方面在運動過程中，並非通行無阻。

原子內外空間，對於一個非常微小的電子而言，可以說是相當廣闊的，原子核就好像宇宙空間的恆星，而自由電子就像在宇宙空間飛行一顆小流星，這個比喻也不是很恰當，因為流星在太空中飛行可能不會使到其他物體的阻力，但自由電子卻會受阻力，這是因為原子核外的空間並不是什麼也沒有，而是還繞行著內層電子，而且這些金屬的內層電子的數量要遠比形成自由電子的最外層電子多得多，我們不妨把這些原子的內層電子形成的屏障稱為電子雲氣。電子雲氣帶有負電，自由電子也帶負電，所以，自由電子要在電子雲氣中穿梭形成電流，必然受到電子雲氣的阻力作用。在穩定電流形成後，如果把導體兩端的電壓突然撤去，導體內部電場消失，自由電子失去了電場力的作用，作用在它上的只有阻力，於是電子作減速運動，速度很快減小為零。

而後在原子核的引力的作用下，重新回到原子核外層相應的軌道上作繞核運動。

4 歐姆定律與電阻定律

在電流流動過程中，由於電子雲氣對自由電子的阻力，對電流的流動形成了一定的阻礙，也就產生了導體的電阻。必須說明的是，自由電子在運動過程中受到的阻力並不等於導體的電阻，自由電子受到阻力大，並不意味著導體的電阻大，反之，導體的電阻大，也同樣不等於說自由電子定向移動時受的阻力就大。

5 能量轉化與焦耳定律

當導體兩端剛加上電壓，電場力對原子核最外層電子做正功，以克服原子核的束縛力，但由於電場力克服原子核的束縛力做功遠遠小於電流長期流動克服電子雲氣阻力做的功，所以，克服原子核束縛所做的功是十分微小，可以忽略的。

自由電子在加速過程中，電場力也對其做了正功，但也因為電子加速時間非常短，運動位移非常小（這裡不作論述），所以，電場力做也非常小，也可以忽略。所以自由電子形成電流後，電場主要能量損耗在於克服電子雲氣做功。

6 通電導體在磁場中運動

上面分析中電流通過導體時只克服電子雲氣做功，電子雲氣對自由電子的阻礙表現為電阻，所以這樣導體稱為純電阻導體，電路中只有純電阻導體的電路稱為純電阻電路。由以上各式可知，純電阻電路把電功轉化為熱能。

但是，通電導體在磁場中會受到磁場力（安培力）的作用，，在此力作用下，導體開始加速運動，切割磁感線，使導體內原子發生極化，產生極化電動勢，導體兩端感應電動勢形成，會在其他外部導體部分產生一個電場，對流過的自由電子產生阻力，為了克服該阻力，電流遂在導體內部產生了一個與電流方向相同的電壓分配電場，使該電場與感應電動勢產生的電場相抵消，因此保持了電流的穩定，也在導體兩端產生了電壓，該電壓大小正好與感應電動勢相等，方向相反。

這樣電壓分配電場力要克服感應電動勢產生的阻力做功，消耗電能，這些能量轉化為安培力對外界做功，以機械能形式出現。

如果放入磁場中的導體不是理想導體，那麼，電場力不但要克服感應電動勢而做功，而且克服電子雲氣的阻力而做功，所以，電能有一部分轉化為機械能形式，也有一部分轉化為熱能。

7電流流通後的電源

電流流通之後，電源內部發生了什麼樣變化？由於非靜電力只能使原子發生極化，使電源產生電動勢，但非靜電力並不能對電子做功，也不能使外層電子克服原子核的束縛，成為自由電子，更不能使電子定向移動形成電流，那麼，電源內部的電流是怎樣形成的呢？

在電源內要形成電流，除了要使外層電子克服原子核的束縛外，同樣需要克服電子雲氣阻力做功，非靜電沒有這樣的功能，所以，必須在電源內產生一個由電源負極指向正極的電壓分配電場，外層電子就是在這個電場力的作用形成電流，並在電源內部產生電壓降，該電壓降電源負極電位高於正極電位，即方向從負極指正極，與電源電動勢方向相反。

2樓：匿名使用者

其實,所有的物質或多或少都有導電性,完全不導電的物質是不存在的,只不過人們按照實際需要,人為地規定了導電物質和不導電物質,一般情況下(常溫,標態),金屬都是良導體.

因為金屬裡含有可以自由移動的電子，當金屬的兩端加上一個電壓時，正極堆積正電荷，負極堆積負電荷，由於同種電荷互相吸引，異種電荷互相排斥，迫使電子進行定向移動，於是就可以導電了，這也就是為什麼金屬可以導電的原因了.

物體（包括金屬，一些非金屬）導電的前提是物體記憶體在自由移動的電子。溶液導電是因為存在自由移動的離子。

金屬內部的電子原本是雜亂無章的運動（這就是產生電阻的原因之一），當有外接電源既有電勢差時，電子就會做定向移動，完成導電。粒子的熱運動由於溫度升高而加劇，導電性是由於電子的定向移動造成，溫度升高使其運動雜亂無章，導電性降低。

3樓：匿名使用者

金屬上面有自由電子,它們平時跑來跑去地,沒一個規律,不過要是有電壓推著它們,它們就乖了,往一個方向跑,跑的時候還能產生能量,比出熱或者磁能

4樓：匿名使用者

金屬原子周圍存在大量的自由電子,這些電子可以在骨架的空隙中自由移動,只在存在電壓，這些電子在電壓的作用下就可以移動了，所以能導電。

另外,導電並不是失去電子,有電子流出金屬的同時外界也有電子流入金屬,所以金屬中電子總量是基本不變的

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