按照經(jīng)典電子理論,電子在金屬中運動的情形是這樣的:在外加電場的作用下,自由電子發(fā)生定向移動,便產(chǎn)生了電流,電子在運動的過程中要不斷地與金屬離子發(fā)生碰撞,將動能交給金屬離子,而自己的動能降為零,然后在電場的作用下重新開始加速運動(看成勻加速運動),經(jīng)加速一段距離后,再與金屬離子發(fā)生碰撞,電子在兩次碰撞之間走的平均距離叫自由程,用L表示,電子運動的平均速度用
表示,導體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)量為n,電子的質(zhì)量為m,電子的電荷量為e,電流的表達式
I=nqs.請證明金屬導體的電阻率
ρ=.
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設長度為自由程的導體兩端的電壓為U,則
根據(jù)歐姆定律得到,電阻R=
①
根據(jù)電阻定律得,R=
ρ ②
導體中電流的微觀表達式
I=nqs ③
在自由程內(nèi),電子在電場力作用作用下,速度從0加速到V,由動能定理得
eU=
mV2 ④
又平均速度v=
⑤
聯(lián)立上述五式得到,金屬導體的電阻率
ρ=.
得證.