自由電子理論

量子自由電子理論

自由電子-內部結構模型圖

金屬中的正離子形成的電場是均勻的，價電子不被原子所束縛，可以在整個金屬中自由地運動。自由電子的能量必須符合量子化的不連續性。量子自由電子理論與經典電子理論的根本區別是自由電子的運動必須必須服從量子力學的規律。

原子(含電子,質子,中子)-內部結構模型圖

經典電子理論

正離子所形成的電場是均勻的；自由電子運動的規律遵循經典力學氣體分子的運動定律；自由電子與正離子之間的相互作用僅僅是類似於機械碰撞。

該理論認為，在沒有外電場作用時，金屬中的自由電子沿著各方向運動的幾率相同，故不產生電流。當施加外電場後，自由電子獲得附加速度，於是便沿外電場方向發生定向遷移，從而形成電流。自由電子在定向遷移過程中，因不斷與正離子發生碰撞，使電子的遷移受阻，因而產生了電阻。