导电原理

一百年来，教科书上都说金属是靠自由电子导电，

在你的理论中，自由电子没了， 那金属良好的导电性能是哪里来的？

金属靠自由电子导电是个百年忽悠！

流通——通则流，物质的导电原理

要点： 金属导体的导电性能好，不是因为有什么自由电子，而是金属原子的价电子数量少，在价电子层存在着电子空位，能让电压波在其间传导，在电压的驱动下，电子在连成回路的电子空位间换位移动，形成电流。

关键词：  导通       电压    价电子数   电子空位

一百年前，人们发明了用电，在测试了数千种材料之后，证实金属物质的导电性普遍比其他材料好几个数量级。于是“金属是靠其内部的自由电子传热、导电”的理论应运生，流传百年，同时，也留下了一百年的疑虑：

原子核对核外电子有着强大的引力，自由电子的自由是从何而来？

金属原子有1、2、3个价电子是自由电子，

为什么有4、5、6、7个价电子物质的电子却自由要少些？

以上疑虑由来已久，显然有许多人感到了其间逻辑的不通顺，然而疑虑多并不能证明自由电子导电理论有实质错误，该理论仍然屹立、年年传承。然而脱离事实的猜想是经不起推敲的。

[实验]（1）把一段物体（橡胶、塑料、陶瓷等）的一端接入220V电源（火线），在另一端完全测不到电压，试电笔也无显示，，这类物质被界定为绝缘体。

这说明这些物质不能导电，首先是连电压也不能导通。

(2)把一根长金属导线的一端接入220V交流电源（火线），立即在金属导线的各个部位都可测量到220V电压，试电笔显示有电，这类金属物质被命名为导体。

[分析]  实验(2)很简单，如同在电源插入一个接线板，这时并没有产生电流，而电压已传达到导线的所有部分。这说明金属导体能够导电，首先是能导通电压，说明在导体内存在让电压传输的通路，物质的导电性能与导通电压的能力息息相关，与（自由）电子无关。

在实验 (2)中，只是在电源中接上一段导线，电压就传输到导线各处，电压导通时，并没有形成回路，在导线的全程测不到哪怕是非常微弱的电流，即在没有任何电流运动的前提下，电压已经传导到导体各处。证明电压传导的全过程没有电子的参与；电压的传导完全不需要电子的参与；电压的传导不是电子的作为，即自由电子在电压的通达、传导过程中不起任何作用。导体的导电首先是传输电压，传输电压不是自由电子的作为。

试验中，导体与绝缘体的界分在于对电压的传导，能导通电压的就是导体，即导电物质不需要电子参与就已经能通畅地传输了电压，就已经确立了其导体的属性，金属导体能通畅地导通电压与自由电子无关；物质能形成导体不是自由电子的贡献。

这个人人能做的简单的试验说明，导电——电子在导体内的流动经历了三个过程：首要条件是物质内有能让电压导通的通路，其二是接上电源，导通电压，其三是连成回路，才能形成电流。在微观领域，这二、三过程在瞬间完成，而给人造成自由电子导电的假象。

[实验]（3） 上世纪50年代，许多青少年从制作矿石收音机走上了科技之路。一根长长的天线接收着电磁波（中波、短波），一粒矿石检波，不用任何电源，接收来的电磁波到机内通过线圈与电容的谐振放大后形成了驱动耳机的电流，耳机才能发出美妙的播音。

驱动耳机的肯定是电流，能源来自电磁波，这些都没有问题。

[分析] 矿石收音机必须有一根长的金属天线，接收着空间传来的电磁波，空间传来的电磁波既不含有电子也不会有电流，金属天线接收和传递的只可能是电磁波。假若你用麻绳或橡胶皮做天线，肯定接收不到电磁波。

金属导线——天线接收电磁波的事实说明：金属导体具有良好的接收和导通电磁波的能力，金属导体与绝缘体的界分首先是在于能否接收和传递一定频率（中波、短波）的电磁波。

这样，实验1——检验物质导电能力的导通电流实验完全可以由实验3——导通电磁波来替代，由材料能否顺畅地接收和传递电磁波来揭示或界定材料的导电性能。电磁波不含有电子，金属导体在导通电磁波时完全没有电子的参与，证明金属导电性能好是因为内部存在着电磁波的通路，而不是所谓的自由电子。

导体导通电流的一个必要前提是：必须连成回路。这也证明在电子流动时系统（回路）内电子的总数必须稳定，物质每个原子的核外电子数也随时保持动态稳定。

在实验2中我们注意到导线导通的首先是电压，在实验3中我们关注导线接收和导通的是电磁波。（实际上电压也是一定频率的电磁波，另题讨论。）

金属能够导传导电流，首先是能够导通电压、导通电磁波。

种种实验表明，导体传导电流不是因为该物体内的电子有自由，而是因为“通”——原子外层有 “通路”，首先能让电压波在其间传输——信息通，其次，还必须得有让电子定向通过的通路——空间位置通，然后才能形成电子在其间的流动——电流。

金属材料的导电性能好不是因为有所谓的自由电子，而是因为金属原子最外层的价电子数量少，在价电子层存在着电子空位，能让电压波在其间穿行、传导，形成通路。在电压波的驱动下，电子在其间换位运动形成电子的宏观流动——电流。

[结论]  导电原理是：某物质的原子的价电子较少，外电子层不饱满，存在着电子空位、存在着电压波传导的通路，电压波能够在其间传导，在电压波作用下，电子在连成回路的电子空位间换位移动，形成电流。

有了电子空位，才能形成通路，各种电压波才能在其间传导，电子才能在电压波的驱使下在其间换位运动形成各种电流。直流，交流，各种频率、各种波形的电流都必须在电子空位间传导。

所有的物质，不管是金属导体、半导体还是液体、超导体，只要是能够导电，都是因为有了电子空位在物质内形成通路，电压波才能在电子空位通路间传导，形成闭合通路后，电子才能在其间按电压波的指令（直流、交流、方波、正弦波）换位运动形成电流。所有物质的导电共存此一理。

[反思]  上述几个实验，事实铮铮如铁，自由电子导电理论的破绽显现。

静电实验及实验2证明，金属内没有自由电子。一百年来，教科书中所说教的金属靠自由电子导电的理论是错误的。

金属之所以是良好的导体，是因为金属物质的每个原子的外层仅有一、两个价电子运转围绕：如铜、银等仅有一个价电子运转；铁、铬等原子则有两个价电子围绕，原子的外层存在较多的电子空位，能畅通地传导电压波，在电压波的作用下，电子在回路中换位移动形成电流，因而易于导电。

在绝缘体内，因原子的价电子多，每个原子由多个价电子包围着，使原子的外电子层趋近饱和，没有电子空位，不能形成通路，电压传输受阻，不能形成导电。

上述导电原理铨释了物质的导电，是全新理念，是百年物理导电理论的突破。所有物质导电皆因存在着电压波传导的通路，在电压波的作用下形成电流。大自然总是用最简原则构成自己，不会一时用自由电子，一时用离子，一时用空穴，一时用库伯对来导电，大自然不会不厌其烦去搞那些各种各样的载流子。