top of page
Model de Drude
Tot i tenir-ne les definicions a nivell pràctic, i com és comú a la física, es busca trobar-ne l’explicació fonamental que raoni les expressions matemàtiques anteriorment mostrades des de la seva més petita composició.
És degut a això, i a molts intents, que varis models van anar sorgint per intentar donar explicacions als fenòmens. Entre aquests en destaca el Model de Drude-Lorentz.
Aquest model per a la conducció elèctrica va ser desenvolupat cap el 1900 per explicar les propietats del transport d’electrons en materials, emprant una visió clàssica de la conductivitat mitjançant la teoria cinètica molecular, de manera que atribuïa les qualitats d’un gas ideal (sense que s’afectin entre ells) als electrons en el sòlid.
Com bé mostra la imatge, els electrons (en blau) intentarien desplaçar-se però amb la dificultat que els mateixos àtoms del conductor (en vermell) aplicarien. La disposició dels àtoms formaria tot plegat una xarxa cristal·lina amb dos tipus d’electrons, aquells que estarien lligats als àtoms i no en podrien escapar, i aquells lliures que es desplaçarien i formarien el corrent elèctric.
Aquest model, tot i ajuntar perillosament una concepció clàssica de l’àtom i l’electró amb fenòmens complexos, donava bons resultats.
Tot i així, s’ha de destacar que es tracta d’un model actualment en desús, ja que hi van existir certs problemes que el van desbancar de la seva posició i que el van substituir per l’actual model de la conductivitat, el model quàntic:
-
En primer lloc, el major problema que representa aquest model és la seva concepció clàssica dels electrons: un gas. Tanmateix, el model donava una resposta satisfactòria a la conductivitat de corrent continu i altern, l’efecte Hall i la conductivitat tèrmica.
-
El model de Drude falla en el moment en que s’intenten donar el valor numèric a les capacitats calorífiques dels conductors i els aïllants. En aquest model se sobrevaloren les capacitats calorífiques dels metalls quan, a la pràctica, els valors són quasi els mateixos.
-
Cal remarcar també que, en l’escrit original del model, Drude va cometre un error en doblar el nombre de Lorenz de la llei de Wiedemann-Franz del que clàssicament hauria hagut de ser, aconseguint així que acordés amb els resultats experimentals.
-
També, el valor experimental per a la calor específica és varies vegades més petita que en la predicció clàssica, però aquest factor es cancel·la amb la velocitat dels electrons, la qual és en realitat 100 vegades major que en els càlculs de Drude.
Aquest model, el 1905, va ser ampliat per les investigacions de Hendrik Antoon Lorentz, d’aquí que aquest model sigui també conegut pel nom de model Drude-Lorentz.
Per a major aprofundiment:
Veure Model de Drude a nivell analític
Model de Drude gràfic
bottom of page