¿Saltan de un átomo a otro o fluyen libremente? ¿Dónde encaja la resistencia? ¿Los electrones golpean físicamente los átomos? Si es así, ¿cómo golpean a los átomos si el núcleo es pequeño y está lejos de la nube de electrones? ¿Qué hace que algo sea más resistivo que otra cosa? ¿Es simplemente una mayor densidad de átomos, así que hay más obstáculos en el camino de los electrones? Estoy tratando de entender completamente lo que está pasando.
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- ¿Cómo se propaga la electricidad en un conductor? (2 respuestas )
Respuesta
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Shiro
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La conducción de los electrones en un metal puede ser considerado libre. No están ligadas a un determinado átomo. Los electrones en un metal son acelerados por un campo eléctrico aplicado, como en un alambre, entre la dispersión de los eventos con los fonones, el cuantificada vibraciones de la red cristalina del metal. Por estas muy frecuentes eventos de dispersión, los electrones renunciar a la energía cinética y el impulso para el cristal, de modo que en el promedio de un electrón (por lo tanto también un conjunto de electrones) llega a una media de velocidad de $v$, lo que se conoce como desviación de la velocidad, que es proporcional al campo eléctrico $E$ $$v=\mu E$$ $\mu$ is the electron mobility which is material specific and depends also on temperature. The differences of resistivity between different metals arise from variations in these phonon scattering processes expressed by a mean scattering time $\tau$, differences in the effective mass $m^*$ of the conduction electrons near the Fermi energy, and differences in conduction electron density $$n.
Fenomenológicamente uno puede expresar la movilidad $\mu$ por la carga del electrón $q$, la eficaz medio de dispersión de tiempo $\tau$, y de la efectiva masa del electrón $m*$ $$\mu=\frac{q \tau}{m^*}$$ This gives the specific conductivity $$\sigma=n q \mu=\frac{n q^2 \tau}{m^*} $$ where $n$ is the conduction electron density of the metal. The specific resistivity $\rho$ of the metal is thus $$\rho=\frac{1}{\sigma}=\frac {m^*}{nq^2 \tau}$$
PS: En estos procesos de dispersión, los electrones no directamente "hit" de los átomos , y mucho menos sus núcleos. La dispersión es causada por la térmicamente producido desviaciones (vibraciones llamado fonones) de la perfecta alineación de la red cristalina en la que un electrón normalmente movimiento (mecánica cuántica), sin resistencia.
