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导电性
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{{refimprove|time=2015-08-27T02:31:41+00:00}}
{{NoteTA|G1=物理学}}
{{向量字体常规}}
'''电传导'''（{{lang-en|electrical conduction}}）是指[[介质]]内，载[[电荷]]的粒子的运动。称这些粒子为[[电荷载子]]。它们的运动形成了[[电流]]。这运动可能是因为感受到[[电场]]的作用而产生的，或是因为载子分佈的不均匀引发的[[扩散]]机制的结果。对于不同的物质，电荷传输的物理参数也不同。根据物质'''电传导性'''的不同可以分为[[导体]]和[[绝缘体]]。常见的导体有[[金属]]，[[电解质]]溶液或液体。常见的绝缘体有干燥的[[木材]]、[[塑料]]、[[橡胶]]。
[[欧姆定律]]明确地描述了[[金属]]和[[电阻器]]的电传导。欧姆定律阐明，电流与外加的电场成正比，在一个物质内，由于外加的电场<math>\mathbf{E}\,\!</math>而产生的电流密度<math>\mathbf{J}\,\!</math>，可以用方程式表达为
:<math>\mathbf{J} =\sigma \mathbf{E}\,\!</math>；
其中，<math>\sigma\,\!</math>是物质的[[电导率]]；
或者，
:<math>\mathbf{E} =\rho \mathbf{J}\,\!</math>；
其中，<math>\rho\,\!</math>是物质的[[电阻]]，是<math>\sigma\,\!</math>的[[倒数]]。
在[[半导体]]元件里，电传导是由电场作用和[[扩散]]这两种物理机制共同引发的。因此，电流密度可以表达为
:<math>\mathbf{J} =\sigma \mathbf{E}+D\boldsymbol{\nabla}(qn)\,\!</math>；
其中，<math>D\,\!</math>是扩散常数，<math>q\,\!</math>是[[电荷量]]，<math>n\,\!</math>是电子的体积密度。
由于电子的电荷量是负值，载子是朝著电子密度递减的方向移动。因此，对于电子，假若电子密度的梯度是正值，则电流是负值；假若载子是[[电洞]]，则必须将电子密度<math>n\,\!</math>改换为电洞密度<math>p\,\!</math>的负值：
:<math>\mathbf{J} =\sigma \mathbf{E} - D\boldsymbol{\nabla}(qp)\,\!</math>；
对于[[线性]][[异向性]]物质，<math>\sigma\,\!</math>、<math>\rho\,\!</math>、<math>D\,\!</math>，都是[[张量]]。
==经典概念==
[[File:Electrona_in_crystallo_fluentia.svg|thumb|300px|德鲁德模型中的电子（蓝色）不断在较重的、静止的晶体离子中间（红色）撞来撞去。]]
设想外电场<math>\mathbf{E}\,\!</math>作用于某物体。在这物体内，电荷量为<math>q\,\!</math>的自由电子，感受到[[电场力]]<math>\mathbf{F}=q\mathbf{E}\,\!</math>，会呈现[[加速度|加速运动]]。
没有任何障碍阻止这运动，自由电子的速度会变的越来越大。然而，每经过一段时间<math>t\,\!</math>，自由电子会碰撞到其它原子的阻碍，使其速度回归为[[热速度]]（{{lang|en|thermal velocity}}）。这样，自由电子的运动会呈现不断的加速与碰撞。每一次碰撞，累积的动量<math>\mathbf{P}\,\!</math>平均为
:<math>\langle\mathbf{p}\rangle = q \mathbf{E} t</math>；
其中，角括弧代表平均程序。
所以，电流密度<math>\mathbf{J}\,\!</math>为
:<math>\mathbf{J}=nq\langle\mathbf{v}\rangle=nq\langle\mathbf{p}\rangle/m=\left( \frac{n q^2 t}{m} \right) \mathbf{E}\,\!</math>；
其中，<math>n\,\!</math>是电子密度，<math>\mathbf{v}\,\!</math>是自由电子的平均速度，<math>m\,\!</math>是电子质量。
这经典模型是由[[保罗·德鲁德]]于1900年提出，称为[[德鲁德模型]]。从这模型得到了一个重要结果：电流密度与电场成正比，比例是物质的[[电导率]]<math>\sigma\,\!</math><ref>{{cite book
| author = Neil W. Ashcroft
| coauthors = N. David Mermin
| title = Solid State Physics
| publisher = Saunders College
| year = 1976
| pages = 6–7
| isbn = 0-03-083993-9}}</ref>
<ref>{{cite book | author=Griffiths, David J.|title=Introduction to Electrodynamics (3rd ed.)|pages=pp. 289| publisher=Prentice Hall |year=1998 |isbn=0-13-805326-X}}</ref>。
==电解质==
在[[电解液]]里的电流是载有电荷的[[离子|离子流]]。例如，施加电场于[[钠|Na]]<sup>+</sup>和[[氯|Cl]]<sup>–</sup>的溶液。那麽，钠离子会不断地移向负极；而氯离子会往正极移动。在正常状况下，[[氧化还原反应]]会发生于电极表面，将氯离子的电子释放出来，经过导线传输到另外一端，让电子被钠离子吸收。
水-冰混和物和某些称为[[质子导体]]（{{lang|en|proton conductor}}）的固态电解质，含有可移动的[[氢正离子|正价氢离子]]。对于这些物质，电流是由移动的质子形成的。
在某些电解质混合物里，一群鲜豔著色的离子形成了移动的电荷。这些离子的缓慢移动所形成的电流，可以用人眼直接地观察到。
==气体和电浆==
对于空气和一些普通气体，假设施加的外低于[[电击穿|击穿电场]]阈值，电传导的主要电荷载子是由[[放射性|放射性气体]]、[[紫外光]]和[[宇宙射线]]造成的相当少数量的可移动离子。由于[[电导率]]非常低，气体是[[电介质]]或[[绝缘质]]。但是，一当施加的外电场超过[[电击穿|击穿]]值时，由于电场力的作用，自由电子呈加速运动，[[动能]]变得相当大，足够以[[碰撞]]机制来製造更多的自由电子，或用[[雪崩击穿]]的机制将中性气态原子或中子[[电离]]。这程序形成了[[电浆]]，含有很多的可移动的电子和正离子，使电浆的物理行为变得就像一个导体。这程序的传导路径上，会有光波发射出来，像[[电光]]（{{lang|en|spark}}）、[[电弧]]、[[闪电]]等等。
[[电浆态]]是一种物质态。当气体的[[分子]]或原子的一些电子被[[电离]]时，称此状态的物质为电浆。非常高的[[温度]]，或强大的电场或磁场的作用，会产生电浆。由于电子的质量很小，当施加电场时，电浆的电子会比很重的正离子更快加速。大部分的电流是由电子形组成的。
==真空==
由于在[[理想真空]]（{{lang|en|perfect vacuum}}）内，没有任何[[带电粒子]]，这种真空就好像[[理想绝缘体]]（应该算是目前所知最棒的绝缘体了）但是，通过[[场致电子发射]]（{{lang|en|field electron emission}}）或[[热离子发射]]（{{lang|en|thermionic emission}}）的机制，金属的电极表面会发射[[自由电子]]或[[离子]]于真空，因而使得真空内的一部分区域变得具有传导性。当热能超过金属的[[功函数]]时，就会产生热离子发射，金属会发射出热离子。当金属表面的电场有足够的强度来引发[[量子穿隧效应]]时，就会出现场致电子发射，促使金属原子射出电子于真空。
==参阅==
{{电磁学}}
*[[电导]]
*[[电导率]]
==参考文献==
{{reflist}}
[[Category:电学|D]]
[[Category:电现象|D]]
[[cy:Dargludiad trydan]]
[[en:Electrical conduction]]
[[nl:Elektrische geleiding]]
[[pl:Przewodnictwo elektryczne]]
[[ta:மின்கடத்தி]]
{{NoteTA|G1=物理学}}
{{向量字体常规}}
'''电传导'''（{{lang-en|electrical conduction}}）是指[[介质]]内，载[[电荷]]的粒子的运动。称这些粒子为[[电荷载子]]。它们的运动形成了[[电流]]。这运动可能是因为感受到[[电场]]的作用而产生的，或是因为载子分佈的不均匀引发的[[扩散]]机制的结果。对于不同的物质，电荷传输的物理参数也不同。根据物质'''电传导性'''的不同可以分为[[导体]]和[[绝缘体]]。常见的导体有[[金属]]，[[电解质]]溶液或液体。常见的绝缘体有干燥的[[木材]]、[[塑料]]、[[橡胶]]。
[[欧姆定律]]明确地描述了[[金属]]和[[电阻器]]的电传导。欧姆定律阐明，电流与外加的电场成正比，在一个物质内，由于外加的电场<math>\mathbf{E}\,\!</math>而产生的电流密度<math>\mathbf{J}\,\!</math>，可以用方程式表达为
:<math>\mathbf{J} =\sigma \mathbf{E}\,\!</math>；
其中，<math>\sigma\,\!</math>是物质的[[电导率]]；
或者，
:<math>\mathbf{E} =\rho \mathbf{J}\,\!</math>；
其中，<math>\rho\,\!</math>是物质的[[电阻]]，是<math>\sigma\,\!</math>的[[倒数]]。
在[[半导体]]元件里，电传导是由电场作用和[[扩散]]这两种物理机制共同引发的。因此，电流密度可以表达为
:<math>\mathbf{J} =\sigma \mathbf{E}+D\boldsymbol{\nabla}(qn)\,\!</math>；
其中，<math>D\,\!</math>是扩散常数，<math>q\,\!</math>是[[电荷量]]，<math>n\,\!</math>是电子的体积密度。
由于电子的电荷量是负值，载子是朝著电子密度递减的方向移动。因此，对于电子，假若电子密度的梯度是正值，则电流是负值；假若载子是[[电洞]]，则必须将电子密度<math>n\,\!</math>改换为电洞密度<math>p\,\!</math>的负值：
:<math>\mathbf{J} =\sigma \mathbf{E} - D\boldsymbol{\nabla}(qp)\,\!</math>；
对于[[线性]][[异向性]]物质，<math>\sigma\,\!</math>、<math>\rho\,\!</math>、<math>D\,\!</math>，都是[[张量]]。
==经典概念==
[[File:Electrona_in_crystallo_fluentia.svg|thumb|300px|德鲁德模型中的电子（蓝色）不断在较重的、静止的晶体离子中间（红色）撞来撞去。]]
设想外电场<math>\mathbf{E}\,\!</math>作用于某物体。在这物体内，电荷量为<math>q\,\!</math>的自由电子，感受到[[电场力]]<math>\mathbf{F}=q\mathbf{E}\,\!</math>，会呈现[[加速度|加速运动]]。
没有任何障碍阻止这运动，自由电子的速度会变的越来越大。然而，每经过一段时间<math>t\,\!</math>，自由电子会碰撞到其它原子的阻碍，使其速度回归为[[热速度]]（{{lang|en|thermal velocity}}）。这样，自由电子的运动会呈现不断的加速与碰撞。每一次碰撞，累积的动量<math>\mathbf{P}\,\!</math>平均为
:<math>\langle\mathbf{p}\rangle = q \mathbf{E} t</math>；
其中，角括弧代表平均程序。
所以，电流密度<math>\mathbf{J}\,\!</math>为
:<math>\mathbf{J}=nq\langle\mathbf{v}\rangle=nq\langle\mathbf{p}\rangle/m=\left( \frac{n q^2 t}{m} \right) \mathbf{E}\,\!</math>；
其中，<math>n\,\!</math>是电子密度，<math>\mathbf{v}\,\!</math>是自由电子的平均速度，<math>m\,\!</math>是电子质量。
这经典模型是由[[保罗·德鲁德]]于1900年提出，称为[[德鲁德模型]]。从这模型得到了一个重要结果：电流密度与电场成正比，比例是物质的[[电导率]]<math>\sigma\,\!</math><ref>{{cite book
| author = Neil W. Ashcroft
| coauthors = N. David Mermin
| title = Solid State Physics
| publisher = Saunders College
| year = 1976
| pages = 6–7
| isbn = 0-03-083993-9}}</ref>
<ref>{{cite book | author=Griffiths, David J.|title=Introduction to Electrodynamics (3rd ed.)|pages=pp. 289| publisher=Prentice Hall |year=1998 |isbn=0-13-805326-X}}</ref>。
==电解质==
在[[电解液]]里的电流是载有电荷的[[离子|离子流]]。例如，施加电场于[[钠|Na]]<sup>+</sup>和[[氯|Cl]]<sup>–</sup>的溶液。那麽，钠离子会不断地移向负极；而氯离子会往正极移动。在正常状况下，[[氧化还原反应]]会发生于电极表面，将氯离子的电子释放出来，经过导线传输到另外一端，让电子被钠离子吸收。
水-冰混和物和某些称为[[质子导体]]（{{lang|en|proton conductor}}）的固态电解质，含有可移动的[[氢正离子|正价氢离子]]。对于这些物质，电流是由移动的质子形成的。
在某些电解质混合物里，一群鲜豔著色的离子形成了移动的电荷。这些离子的缓慢移动所形成的电流，可以用人眼直接地观察到。
==气体和电浆==
对于空气和一些普通气体，假设施加的外低于[[电击穿|击穿电场]]阈值，电传导的主要电荷载子是由[[放射性|放射性气体]]、[[紫外光]]和[[宇宙射线]]造成的相当少数量的可移动离子。由于[[电导率]]非常低，气体是[[电介质]]或[[绝缘质]]。但是，一当施加的外电场超过[[电击穿|击穿]]值时，由于电场力的作用，自由电子呈加速运动，[[动能]]变得相当大，足够以[[碰撞]]机制来製造更多的自由电子，或用[[雪崩击穿]]的机制将中性气态原子或中子[[电离]]。这程序形成了[[电浆]]，含有很多的可移动的电子和正离子，使电浆的物理行为变得就像一个导体。这程序的传导路径上，会有光波发射出来，像[[电光]]（{{lang|en|spark}}）、[[电弧]]、[[闪电]]等等。
[[电浆态]]是一种物质态。当气体的[[分子]]或原子的一些电子被[[电离]]时，称此状态的物质为电浆。非常高的[[温度]]，或强大的电场或磁场的作用，会产生电浆。由于电子的质量很小，当施加电场时，电浆的电子会比很重的正离子更快加速。大部分的电流是由电子形组成的。
==真空==
由于在[[理想真空]]（{{lang|en|perfect vacuum}}）内，没有任何[[带电粒子]]，这种真空就好像[[理想绝缘体]]（应该算是目前所知最棒的绝缘体了）但是，通过[[场致电子发射]]（{{lang|en|field electron emission}}）或[[热离子发射]]（{{lang|en|thermionic emission}}）的机制，金属的电极表面会发射[[自由电子]]或[[离子]]于真空，因而使得真空内的一部分区域变得具有传导性。当热能超过金属的[[功函数]]时，就会产生热离子发射，金属会发射出热离子。当金属表面的电场有足够的强度来引发[[量子穿隧效应]]时，就会出现场致电子发射，促使金属原子射出电子于真空。
==参阅==
{{电磁学}}
*[[电导]]
*[[电导率]]
==参考文献==
{{reflist}}
[[Category:电学|D]]
[[Category:电现象|D]]
[[cy:Dargludiad trydan]]
[[en:Electrical conduction]]
[[nl:Elektrische geleiding]]
[[pl:Przewodnictwo elektryczne]]
[[ta:மின்கடத்தி]]