Điện trở là gì?
Một số tính chất dẫn điện được hiểu theo cách hình dung những vật mang điện là những hạt thông thường. Trong dây dẫn, mỗi vật mang điện được thúc đẩy nhờ điện lực gắn liền với điện áp giữa hai đầu, nhưng tốc độ của nó được ổn định ở một giá trị hữu hạn do va chạm với những sai lệch của mạng nguyên tử và tạp chất. Khi điện lực giảm thì tốc độ trung bình đạt được tỷ lệ thuận với lực. Đó là nguồn gốc của định luật Ohm, được nêu năm 1827. Định luật này chỉ ra rằng dòng điện tỷ lệ thuận với điện áp trong một vật dẫn. Tỷ lệ điện áp/dòng điện là điện trở của mạch. Điện trở càng lớn thì điện áp cần thiết để dòng điện nào đó đi qua càng cao. Tổn thất năng lượng của các vật mang điện do va chạm làm tỏa nhiệt.
Tuy nhiên, quan niệm về hạt điện tử không đủ để giải thích các tính chất điện chính của kim loại, dù cho rằng mỗi nguyên tử kim loại cung cấp một điện tử động. Nhờ áp dụng vật lý lượng tử, Arnold Sommerfeld đã đạt tới điểm này năm 1928. Một mặt, điện tử động lướt trong mạng tinh thể của các nguyên tử giống như một sóng mà các nguyên tử không phải là trở ngại nếu tần số của sóng có một giá trị phù hợp với tính tuần hoàn của mạng.
Mặt khác chỉ có một điện tử trong một trạng thái chuyển động nhất định (được kết hợp với một sóng nhất định), còn các điện tử khác bị loại. Vì vậy trong lúc bình thường, các điện tử có tất cả rthữag trạng thái mà năng lượng có thể là thấp nhất. Tính chất loại trừ này giải thích tại sao các điện tử ít va chạm nhau dù không có nhiều trong kim loại. Trong khi va chạm, một điện tử gần như bảo toàn năng lượng của nó, nhưng đổi hướng. Do đó, nó phải chuyển sang một trạng thái chuyển động có năng lượng gần như giống nhau nhưng khác hướng. Tuy vậy, trừ đối với những điện tử có trạng thái năng lượng cao nhất, tất cả các trạng thái chuyển động có năng lượng gần gũi đều có chỗ nên không có va chạm.
