Класическа електронна теория за проводимостта на металите

Класическа електронна теория за проводимостта на металите. Извод на законите на
Ом и Джаул – Ленц на базата на класическата теория.
Експериментални доказателства за електронната проводимост на металите. Класическа
електронна теория на Друде
За да се обясни добрата електропроводност на металите, трябва първо да се установи какви са
носителите на тока в тях. Първите експерименти в тази насока са проведени в началото на 20 век.
Установено е, че носителите на тока не са атомите на металите, а частици, които са едни и същи във
всички метали. Това е резултатът от опита на Рике, проведен през 1901-1902 г. Той е направил съставен
проводник от два медни и един алуминиев цилиндър (поставен между медните), през които е пропускал
ток в течение на една година. Претеглянето на цилиндрите преди и след експеримента не е показало
разлика в масите на цилиндрите, което значи, че не са пренесени атоми от единия метал в другия.
Следващият етап е определяне на масата и заряда на преносителите на тока, за да се установи, дали това
не са наскоро откритите от Томсън електрони. Идеята на експериментите е проста – ако в метала има
заредени частици, които са слабо свързани (носителите на тока в проводника трябва да са почти
свободни, тъй като и много малка потенциална разлика между краищата предизвиква протичане на ток),
те трябва да се преместят вътре в метала, ако ние го подложим на движение с голямо ускорение
(например при рязко спиране). Това ще създаде токов импулс, който може да се установи с
галванометър (амперметър с голяма чувствителност, който може да отчита слаби токове и в двете
посоки). От големината на тока можем да определим отношението на големината на заряда към масата
(e/m), а от посоката на тока – знака на заряда. Оказало се, че зарядите са отрицателни, а e/m е много
близко до съотношението за електрона. Така експериментално е доказано, че носителите на тока в
металите са електроните.
На базата на резултатите от тези експерименти, Друде създава класическата теория за
проводимостта на металите, която по-късно е усъвършенствана от Лоренц. Основното предположение в
теорията на Друде е, че електроните в металите се държат като едноатомен идеален газ. Между всеки
два удара с йон от кристалната решетка