Природа проводимости и основные характеристики проводниковых материалов

Из проводниковых материалов - твердых тел, жидкостей и газов в электротехнике наиболее часто применяют металлы и сплавы.
Согласно классической теории (Друде, Лорентц) металлы можно рассматривать как кристаллический остов, состоящий из положительных ионов, погруженных в среду из свободных коллективизированных электронов, называемой "электронным газом" или "электронной жидкостью".     

Наличие свободных делокализованных электронов обуславливает высокую пластичность, характерный блеск металлов, высокую электро- и теплопроводность.
Если к проводнику приложить внешнее напряжение, то свободные электроны, совершающие тепловые колебания с средней скоростью порядка 105м/с, приобретают некоторую добавочную скорость направленного движения (несколько мм в секунду), что вызывает протекание электрического тока.
Плотность тока J связана с напряженностью электрического поля Е формулой:

известной, как закон Ома в дифференциальной форме. Здесь  удельная проводимость в симменсах на метр. Удельное сопротивление:

измеряется в Ом.м или в внесистемных единицах Ом.мм2/м. Предпочтительнее пользоваться единицами СИ - мкОм.м.
Связь между единицами удельного сопротивления:
1Ом.м = 106мкОм.м = 106Ом.мм2/м
Согласно классической теории металлов:

где
e - заряд электрона,
n - концентрация свободных электронов,
l - средняя длина свободного пробега между двумя соударениями с узлами решетки,
m - масса электрона,
VT - средняя скорость теплового движения электрона.
Квантово-механическое описание учитывает, что электрон обладает свойствами как частицы, так и волны, поэтому в идеальной периодической решетке электронные волны не рассеиваются. В реальных кристаллах строгая периодичность нарушается примесями, дефектами решетки и тепловыми колебаними ионов.
Уточненное выражение для удельной проводимости выглядит так:

где h - постоянная Планка.
Основные характеристики проводниковых материалов:
•    удельная электрическая проводимость  или удельное электросопротивление 
(  = 1 /  );
•    температурный коэффициент удельного сопротивления - 
•    коэффициент теплопроводности  т;
•    контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила (термо - э.д.с.);
•    предел прочности при растяжени бпр и относительное удлинение при разрыве  l /l