Как на самом деле движутся электроны по проводу? [дубликат]

Электроны проводимости в металле можно считать свободными. Они не связаны с конкретным атомом. Электроны в металле ускоряются приложенным электрическим полем, как в проводе, между актами рассеяния на фононах, квантованными колебаниями кристаллической решетки металла. Благодаря этим очень частым случаям рассеяния электроны отдают кинетическую энергию и импульс кристаллу, так что в среднем электрон (а значит, и ансамбль электронов) достигает средней скорости$v$, так называемая дрейфовая скорость, которая пропорциональна электрическому полю$E$

$$v=\mu E$$ $\mu$- подвижность электронов, которая зависит от материала и также от температуры. Различия в удельном сопротивлении между разными металлами возникают из-за вариаций этих процессов рассеяния фононов, выражаемых средним временем рассеяния $\tau$, различия в эффективной массе $m^*$электронов проводимости вблизи энергии Ферми и различий в плотности электронов проводимости $n$.

Феноменологически можно выразить подвижность$\mu$по заряду электрона$q$, эффективное среднее время рассеяния$\tau$, а эффективная масса электрона$m*$

$$\mu=\frac{q \tau}{m^*}$$ Это дает удельную проводимость $$\sigma=n q \mu=\frac{n q^2 \tau}{m^*}$$ где $n$- плотность электронов проводимости металла. Удельное сопротивление $\rho$металла таким образом $$\rho=\frac{1}{\sigma}=\frac {m^*}{nq^2 \tau}$$

PS: В этих процессах рассеяния электроны не «ударяют» напрямую в атомы, а тем более в их ядра. Рассеяние вызвано термически вызванными отклонениями (вибрациями, называемыми фононами) от идеального выравнивания кристаллической решетки, в котором электрон обычно двигался бы (квантово-механически) без сопротивления.