金属導体の伝導に関して、古典伝導理論では、金属導体の内部を自由に移動できる多数の自由電子が存在すると考えられています。これらの自由電子は、電界の力の作用下で一定方向に移動し、電流を形成します。
1 金属原子の核外電子
すべての原子は原子核と原子核の周りを運動する核外電子で構成されています。原子核の外側での電子の移動に必要な向心力は、原子核と電子の間のクーロン電場力によって提供されます。多数の核外電子は、原子核の外側で原子核からの距離が異なります。原子核に最も近い電子は最も大きな力を持ち、電子の総エネルギーは最も低くなります。原子核から最も遠い最外電子は原子核による束縛力が最も小さく、電子の位置エネルギーが最も大きく、総エネルギーが最も大きくなります. . 最外電子は最も束縛が小さいため、隣接する原子による干渉を受けることが多く、隣接する原子核の周りを移動します。金属原子は、電子の外層の干渉後の相互の巻き運動によって形成される力に基づいて金属体に結合されます。金属は結合力が非常に小さいため、柔らかく、加熱すると変形しやすい特性があります。
2 ローレンツ力（または誘導電場力）が作用している金属導体
磁場中で金属導体が誘導磁線を切ると、導体の内側のコアの外側にある電子がローレンツ力を受け、この作用により原子が分極して原子分極起電力が発生します。しかし、ローレンツ力がどれほど大きくても、電子に仕事をしたり、電子の運動エネルギーを増加させたり、電子を原子核の結合から解放したりすることはできません。電子は原子核の結合から解放された後も原子核に作用し続け、力の方向に加速して電流を形成します。
3 電圧分布と電界力下の金属導体
金属導体の両端に電圧を印加して導体内部に電圧分布電場を形成すると、導体の内部の外核層の電子は原子核の周囲を移動する際に電圧分布電場力を受けるはずであり、電場力は電子に対してプラスの仕事をすることになる。 , 電子の運動エネルギーを増大させ、原子核の束縛を乗り越えて原子核の外で自由電子となるのに十分なエネルギーを得る。外側の原子核の最外側の電子だけが最大のエネルギーを持っているため、自由電子を形成するには、核重力に打ち勝って最小限の仕事をする必要があるため、通常の状況では、導体の両端に電圧が印加されると、最外側の電子だけが原子核から出て自由電子になることができます。最外層の電子は、原子核の束縛から離れるために最小限の仕事をする必要があります。電流を形成した後の自由電子は実際には自由ではありません。一方で、それらは電圧分布の電場力と電場力の方向の動きの影響を受けます。一方で、移動中に妨げられないわけではありません。非常に小さな電子の場合、原子の内外の空間は非常に広大であると言えます。原子核は宇宙空間の星のようなものですが、自由電子は宇宙空間を飛ぶ小さな流星のようなものです。宇宙を飛ぶ流星は他の物体からの抵抗を引き起こさない可能性がありますが、自由電子は抵抗を受けるため、この例えはあまり適切ではありません。これは、原子核の外側の空間には何もないわけではなく、内部の電子やこれらの金属も周回しているためです。内部の電子の数は、自由電子を形成する最外部の電子よりもはるかに多いためです。これらの原子の内部電子によって形成される障壁を電子雲ガスと呼んでもよいでしょう。電子雲ガスはマイナスに帯電しており、自由電子もマイナスに帯電しています。したがって、自由電子が電子雲ガス中を往復して電流を形成する場合、電子雲ガスによる抵抗を受けることになります。安定した電流が形成された後、導体の両端の電圧を突然取り除くと、導体の内部の電場が消滅し、自由電子は電場力の影響を失います。抵抗だけが作用するため、電子は減速し、速度はすぐにゼロになります. . その後、原子核の重力の作用を受けて、原子核の外層の対応する軌道に戻り、原子核の周りを移動します。
4 オームの法則と抵抗の法則
電流が流れる過程で、自由電子に対する電子雲ガスの抵抗により、電流の流れに一定の障害が形成され、導体の抵抗も生じます。移動中の自由電子の抵抗は導体の抵抗と等しくないことに注意する必要があります。自由電子の抵抗は導体の抵抗が大きいことを意味するものではありません。逆に導体の抵抗が大きいということは、導体の抵抗が大きいということではありません。ある方向に移動する場合、抵抗が大きくなります。
5 エネルギー変換とジュールの法則
導体の両端に電圧が印加されただけの場合、電場力は原子核の結合力に打ち勝つために原子核の最も外側の電子に対して正の仕事をしますが、原子核の結合力に打ち勝つ電場力によってなされる仕事は、電子雲の抵抗に打ち勝つために長期的な電流の流れによってなされる仕事よりもはるかに小さいです。{0}}したがって、核の束縛を克服するために行われる仕事は非常に小さく、無視できます。
自由電子の加速中、電場力もそれにプラスの仕事をしますが、電子の加速時間は非常に短く、移動変位は非常に小さいため（ここでは議論しません）、電場力も非常に小さく無視できます。したがって、自由電子が電流を形成した後、電場の主なエネルギー損失は、仕事をするために電子雲を克服することです。
6 通電された導体は磁場内で動きます
上記の解析では、電流が導体を通過するとき、電流は電子雲ガスに打ち勝って仕事をするだけです。自由電子に対する電子雲ガスの障害は抵抗として表されるため、このような導体を純抵抗導体と呼び、回路内に純抵抗導体のみを含む回路を純抵抗回路と呼びます。上記の式から、純粋な抵抗回路が電気仕事を熱エネルギーに変換することがわかります。
しかし、磁場中では、通電された導体は磁場の力（アンペア力）を受けます。この力がかかると、導体はより速く動き始め、誘導磁線が切断され、導体の原子が分極され、分極起電力が発生します。端子誘導起電力の形成により、外部導体の他の部分に電界が生成され、そこを流れる自由電子に対する抵抗が生じます。抵抗に打ち勝つために、電流は導体に電流と同じ方向に電圧分布電界を発生させ、電界と誘導を生じます。起電力によって発生する電界は打ち消し合い、電流の安定性が維持され、導体の両端にも電圧が発生します。電圧の大きさは誘導起電力と全く同じで向きは逆です。
このように、電圧分布電界力は、誘導起電力によって生じる抵抗に打ち勝って仕事をし、電気エネルギーを消費する必要がある。このエネルギーはアンペア力に変換されて外界に作用し、機械エネルギーの形で現れます。
磁場中に置かれた導体が理想的な導体ではない場合、電場の力は誘導起電力に勝って仕事をするだけでなく、電子雲の抵抗にも勝って仕事をする必要があります。したがって、電気エネルギーの一部は機械エネルギーの形に変換され、一部は熱エネルギーに変換されます。
7 通電後の電源供給
電流が流れた後、電源内部では何が起こっているのでしょうか?非-静電力は原子を分極して電源内に起電力を発生させることしかできないため、電子に作用することはできません。また、電子を直接移動させて電流を形成することはおろか、外側の電子を原子核の束縛を克服して自由電子にすることもできません。{1}} , では、電源内部の電流はどのように形成されるのでしょうか？
電源に電流を形成するには、外側の電子を原子核の結合に打ち勝つだけでなく、電子雲の抵抗に打ち勝って仕事をする必要もあります。非-静電気にはそのような機能はありません。したがって、電源には、電源のマイナス極からプラス極への電圧分布が生成されなければなりません。電界では、電子の外層がこの電界の力の作用により電流を形成し、電源内部に電圧降下を生成します。電圧降下は正極電位よりも高く、つまり負極から正極の方向であり、電源の起電力の方向は逆である。
