
【化】 electronic conductor; metallic conductor
金屬導體(metallic conductor)指由金屬材料構成、能夠高效傳輸電流的導電介質。其核心特性源于金屬原子最外層電子的離域性,形成自由電子雲。根據《牛津物理學術語詞典》定義,金屬導體的導電機制遵循歐姆定律:
$$ V = I cdot R $$
其中V為電壓,I為電流,R為材料電阻。
常見金屬導體包含銅(導電率5.96×10⁷ S/m)、銀(6.30×10⁷ S/m)和鋁(3.50×10⁷ S/m),這些數據源自國際材料測試協會ASTM B193标準。在工程應用中,導體的選擇需綜合考慮電導率、機械強度及成本因素,如電力傳輸多采用銅鋁複合導線,此實踐規範被IEEE 835-2022收錄。
從原子結構分析,《固體物理學導論》指出金屬晶格中的陽離子陣列與自由電子氣共同作用,形成導電載流子系統,這一理論模型由德魯德-索末菲方程量化描述。溫度對導體性能的影響表現為電阻率隨溫度升高呈線性增長,其溫度系數α的測量方法詳見IEC 60028國際标準。
金屬導體是指能夠高效傳導電流和熱能的金屬材料,其導電性源于獨特的原子結構和自由電子特性。以下是詳細解釋:
金屬原子最外層電子(價電子)與原子核結合較弱,在金屬内部形成「自由電子雲」。這些自由電子可在金屬晶格中自由移動。當施加電壓時,電子定向流動形成電流。
金屬 | 電導率(% IACS) | 典型應用場景 |
---|---|---|
銀 | 105 | 精密電子觸點 |
銅 | 100 | 電線、電纜 |
金 | 70 | 芯片鍵合線 |
鋁 | 61 | 高壓輸電線 |
電阻率隨溫度升高而增大,遵循公式:
$$
rho = rho_0[1 + alpha(T - T_0)]
$$
其中$alpha$為電阻溫度系數(銅約0.0039/℃)。
注:金屬導體與半導體(如矽)、絕緣體(如橡膠)的主要區别在于自由電子濃度和能帶結構差異。
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