自由電子模型

電導率

有些材料讓電流輕鬆通過,有些卻跟它對著幹。電導率就是衡量一種材料「多樂意」讓電流通過的那個數——銅很高,橡膠幾乎為零。它是電阻的反面:好導體阻力很小,差導體阻力很大。

在自由電子圖像裡,加上電壓,就等於給每一個四處遊蕩的電子一個輕柔而持續、朝同一方向的推動,於是整片電子海一起漂移,電流便流動起來。但這漂移不會一直加速下去——每隔一陣,電子就會撞上點什麼,把好不容易攢下的前進勁頭丟掉。最終,電導率取決於有多少電子能自由地載運電荷,以及它們在兩次碰撞之間平均能跑多久。

它之所以重要,是因為電導率決定了我們拿什麼做導線,也是一切電子技術的根基。要誠實地補一句:自由電子模型把碰撞的起因籠統地當作某個含糊的「什麼東西」,對溫度依賴關係也只能算個大致。要弄清電子到底撞在什麼上頭——振動的原子和雜質——就得用上超出這個簡單模型的想法。

銅的導電能力大約是玻璃的上百億億(10^18)倍以上。正是這道巨大的鴻溝,使得輸電線用銅而窗玻璃不用——然而自由電子模型對待這兩類材料用的卻是同一套簡單方程,只不過代入的數字相差懸殊罷了。

銅的導電能力比玻璃高出一個天文數字般的倍數——因此輸電線用銅。

電導率(電流多容易流過)和電阻率(材料阻礙多大)不過是彼此的倒數——同一件事的兩種說法。用哪個都行;只是讀到一個數時,別把這兩者搞混了。

又稱
conductivityσ电导電導率