資源簡介

金屬導電原理探究
??? 一百年來，教科書上都說金屬是靠自由電子導電，在你的理論中，自由電子沒了，那金屬良好的導電性能是哪里來的？
???? 金屬靠自由電子導電是個百年忽悠！ 流通——通則流，物質的導電原理
要點： 金屬導體的導電性能好，不是因為有什么自由電子，而是金屬原子的價電子數量少，在價電子層存在著電子空位，能讓電壓波在其間傳導，在電壓的驅動下，電子在連成回路的電子空位間換位移動，形成電流。
關鍵詞： 導通 電壓 價電子數 電子空位
?
一百年前，人們發明了用電，在測試了數千種材料之后，證實金屬物質的導電性普遍比其他材料好幾個數量級。于是“金屬是靠其內部的自由電子傳熱、導電”的理論應運生，流傳百年，同時，也留下了一百年的疑慮：
原子核對核外電子有著強大的引力，自由電子的自由是從何而來？
金屬原子有1、2、3個價電子是自由電子，
為什么有4、5、6、7個價電子物質的電子卻自由要少些？
以上疑慮由來已久，顯然有許多人感到了其間邏輯的不通順，然而疑慮多并不能證明自由電子導電理論有實質錯誤，該理論仍然屹立、年年傳承。然而脫離事實的猜想是經不起推敲的。
?
[實驗]（1）把一段物體（橡膠、塑料、陶瓷等）的一端接入220V電源（火線），在另一端完全測不到電壓，試電筆也無顯示，，這類物質被界定為絕緣體。
這說明這些物質不能導電，首先是連電壓也不能導通。
(2)把一根長金屬導線的一端接入220V交流電源（火線），立即在金屬導線的各個部位都可測量到220V電壓，試電筆顯示有電，這類金屬物質被命名為導體。
?
[分析] 實驗(2)很簡單，如同在電源插入一個接線板，這時并沒有產生電流，而電壓已傳達到導線的所有部分。這說明金屬導體能夠導電，首先是能導通電壓，說明在導體內存在讓電壓傳輸的通路，物質的導電性能與導通電壓的能力息息相關，與（自由）電子無關。
在實驗 (2)中，只是在電源中接上一段導線，電壓就傳輸到導線各處，電壓導通時，并沒有形成回路，在導線的全程測不到哪怕是非常微弱的電流，即在沒有任何電流運動的前提下，電壓已經傳導到導體各處。證明電壓傳導的全過程沒有電子的參與；電壓的傳導完全不需要電子的參與；電壓的傳導不是電子的作為，即自由電子在電壓的通達、傳導過程中不起任何作用。導體的導電首先是傳輸電壓，傳輸電壓不是自由電子的作為。
試驗中，導體與絕緣體的界分在于對電壓的傳導，能導通電壓的就是導體，即導電物質不需要電子參與就已經能通暢地傳輸了電壓，就已經確立了其導體的屬性，金屬導體能通暢地導通電壓與自由電子無關；物質能形成導體不是自由電子的貢獻。
這個人人能做的簡單的試驗說明，導電——電子在導體內的流動經歷了三個過程：首要條件是物質內有能讓電壓導通的通路，其二是接上電源，導通電壓，其三是連成回路，才能形成電流。在微觀領域，這二、三過程在瞬間完成，而給人造成自由電子導電的假象。
?
[實驗]（3）上世紀50年代，許多青少年從制作礦石收音機走上了科技之路。一根長長的天線接收著電磁波（中波、短波），一粒礦石檢波，不用任何電源，接收來的電磁波到機內通過線圈與電容的諧振放大后形成了驅動耳機的電流，耳機才能發出美妙的播音。
驅動耳機的肯定是電流，能源來自電磁波，這些都沒有問題。
[分析] 礦石收音機必須有一根長的金屬天線，接收著空間傳來的電磁波，空間傳來的電磁波既不含有電子也不會有電流，金屬天線接收和傳遞的只可能是電磁波。假若你用麻繩或橡膠皮做天線，肯定接收不到電磁波。
金屬導線——天線接收電磁波的事實說明：金屬導體具有良好的接收和導通電磁波的能力，金屬導體與絕緣體的界分首先是在于能否接收和傳遞一定頻率（中波、短波）的電磁波。
這樣，實驗1——檢驗物質導電能力的導通電流實驗完全可以由實驗3——導通電磁波來替代，由材料能否順暢地接收和傳遞電磁波來揭示或界定材料的導電性能。電磁波不含有電子，金屬導體在導通電磁波時完全沒有電子的參與，證明金屬導電性能好是因為內部存在著電磁波的通路，而不是所謂的自由電子。
導體導通電流的一個必要前提是：必須連成回路。這也證明在電子流動時系統（回路）內電子的總數必須穩定，物質每個原子的核外電子數也隨時保持動態穩定。
在實驗2中我們注意到導線導通的首先是電壓，在實驗3中我們關注導線接收和導通的是電磁波。（實際上電壓也是一定頻率的電磁波，另題討論。）
金屬能夠導傳導電流，首先是能夠導通電壓、導通電磁波。
種種實驗表明，導體傳導電流不是因為該物體內的電子有自由，而是因為“通”——原子外層有 “通路”，首先能讓電壓波在其間傳輸——信息通，其次，還必須得有讓電子定向通過的通路——空間位置通，然后才能形成電子在其間的流動——電流。
金屬材料的導電性能好不是因為有所謂的自由電子，而是因為金屬原子最外層的價電子數量少，在價電子層存在著電子空位，能讓電壓波在其間穿行、傳導，形成通路。在電壓波的驅動下，電子在其間換位運動形成電子的宏觀流動——電流。
?
[結論] 導電原理是：某物質的原子的價電子較少，外電子層不飽滿，存在著電子空位、存在著電壓波傳導的通路，電壓波能夠在其間傳導，在電壓波作用下，電子在連成回路的電子空位間換位移動，形成電流。
有了電子空位，才能形成通路，各種電壓波才能在其間傳導，電子才能在電壓波的驅使下在其間換位運動形成各種電流。直流，交流，各種頻率、各種波形的電流都必須在電子空位間傳導。
所有的物質，不管是金屬導體、半導體還是液體、超導體，只要是能夠導電，都是因為有了電子空位在物質內形成通路，電壓波才能在電子空位通路間傳導，形成閉合通路后，電子才能在其間按電壓波的指令（直流、交流、方波、正弦波）換位運動形成電流。所有物質的導電共存此一理。
?
[反思] 上述幾個實驗，事實錚錚如鐵，自由電子導電理論的破綻顯現。
靜電實驗及實驗2證明，金屬內沒有自由電子。一百年來，教科書中所說教的金屬靠自由電子導電的理論是錯誤的。
金屬之所以是良好的導體，是因為金屬物質的每個原子的外層僅有一、兩個價電子運轉圍繞：如銅、銀等僅有一個價電子運轉；鐵、鉻等原子則有兩個價電子圍繞，原子的外層存在較多的電子空位，能暢通地傳導電壓波，在電壓波的作用下，電子在回路中換位移動形成電流，因而易于導電。
在絕緣體內，因原子的價電子多，每個原子由多個價電子包圍著，使原子的外電子層趨近飽和，沒有電子空位，不能形成通路，電壓傳輸受阻，不能形成導電。
上述導電原理銓釋了物質的導電，是全新理念，是百年物理導電理論的突破。所有物質導電皆因存在著電壓波傳導的通路，在電壓波的作用下形成電流。大自然總是用最簡原則構成自己，不會一時用自由電子，一時用離子，一時用空穴，一時用庫伯對來導電，大自然不會不厭其煩去搞那些各種各樣的載流子。

展開更多......

收起↑