影响金属丝电阻的因素 金属的电阻大小与什么因素有关

时间：2024-04-26 23:56:29 浏览量:86147

金属的电阻大小与什么因素有关？

一般来说，电阻率决定于金属中的电子有效质量、散射几率、电子浓度三个方面。下面逐条解释一下1，有效质量m。原子的周期排布会调制电子的波函数，调制后的电子形成能带，可以简单理解为修正电子的质量。这使电子的有效质量不再等于真空中的质量。原子核的散射？没有这东西。周期排布的原子核对电子的影响就是调制波函数。2，杂质和缺陷。任何破坏周期性排布的东西，比如杂质原子，再比如周期排布的缺陷（空位），都会阻碍电子的运动。简单地说，这些杂质和缺陷会散射电子，改变电子的运动方向，不改变电子的速度。这样的话，电子们就不是完全乖乖沿着外场方向运动，也就有了电阻。 杂质和缺陷引起的电阻与温度关系不大。3，声子。如果金属里一个杂质都没有，就没有电阻了吗？也不是。在任何有限温度下，晶格（也就是周期排布的原子核）都会在平衡位置左右震动。这种震动也散射电子，并且既改变电子的运动方向，也改变电子的运动速度。这种散射也带来电阻。 由于晶格的震动强度与温度相关 （因为这就是热涨落），所以这种散射也强烈地依赖温度。在低温下，晶格震动带来的电阻会变得很小。4，散射几率。2，3合起来贡献一个散射几率，我们一般用弛豫时间t来刻画。它的含义是，一个电子大约运动t的时间就会被散射一次。散射越强t越小。5，电阻率。现在可以计算电阻率了。假设外加电场为E，电子电荷为q，考虑到电子t时间就被散射一次（假设散射一次速度归零）。那么电子的平均速度为 qEt/m。再假设电子浓度为n，那么电流密度就是 nq^2Et/m，得到电导率 n q^2 t/m，它的倒数就是电阻率。