自由電子理論の仮定：
drudeモデルとしても知られる自由電子理論は、金属の電気的および熱伝導性を説明するために使用される単純化されたモデルです。それはいくつかの仮定をします、それは次のとおりです。
1。遊離電子：
* 金属原子は、原子から簡単に剥離し、金属全体で自由に移動できるゆるく結合した外側の電子があると想定されています。 これらの電子は「遊離電子」と呼ばれます。
* 金属の正のイオンは格子構造に固定されていると見なされます。 これは、イオン間の相互作用が安定した配置に保つのに十分な強さであることを前提としています。
2。古典的な動き：
* 遊離電子は古典的な粒子として扱われ、ニュートンの動きの法則に従います。 これは、それらの動きが量子力学ではなく古典物理学によって支配されることを意味します。
* 外部電界がない場合、電子はランダムに動く方向があり、好ましい方向がないと想定されています。
3。衝突：
* 自由電子は、格子の正のイオンと衝突します。これらの衝突は完全に弾力性があると想定されています。つまり、エネルギーは失われません。 実際の衝突は完全に弾力性がないため、これは単純化です。
4。平均自由パス：
* 電子は、衝突の間に直線で移動すると想定されており、衝突の間に一定の平均距離が移動します。 この距離は、平均自由パスと呼ばれます。
5。熱平衡：
* 電子は格子とともに熱平衡状態であると想定されています。 これは、電子の平均運動エネルギーがイオンの平均運動エネルギーに等しいことを意味します。
6。電界：
* 電界が存在する場合、電子は磁場によって加速され、磁場の反対側の方向に移動します。 これは、電気の伝導につながります。
自由電子理論の制限：
*自由電子理論は、金属の比熱容量を正確に予測していません。
*ホール効果の説明に失敗します。これは、磁場に電流を運ぶ導体全体の電圧の外観です。
*理論は、電子の量子性を考慮していません。
その制限にもかかわらず、自由電子理論は、金属の基本的な電気的および熱特性を理解するためのシンプルで有用なフレームワークを提供します。それは、電子の量子性と電子と格子間の相互作用を考慮した、より洗練されたモデルの基礎を形成します。
