Електропровідність, електрична провідність, провідність, здатність тіла пропускати електричний струм під впливом електричного поля, а також фізична величина, що кількісно характеризує цю здатність. Тіла, провідні електричний струм, називаються провідниками, на відміну від ізоляторів (діелектриків ) . Провідники завжди містять вільні (або квазівільні) носії заряду — електрони, іони, направлений (впорядковане) рух яких і є електричний струм. Е. більшості провідників (металів, напівпровідників, плазми ) обумовлена електронами (у плазмі невеликий вклад в Е. вносять також іони). Іонна Е. властива електролітам .
Сила електричного струму I залежить від прикладеної до провідника різниці потенціалів V, яка визначає напруженість електричного поля Е усередині провідника. Для ізотропного провідника постійного перетину Е = —v/l, де L — довжина провідника. Щільність струму j залежить від значення Е в даній крапці і в ізотропних провідниках збігається з ним по напряму. Ця залежність виражається Ома законом: j = s Е ; постійний (не залежний від Е ) коефіцієнт s і називається Е., або питомою Е. Величина, зворотна s, називається питомим електричним опором : r = 1/s. Для провідників різної природи значення s (і r) істотно різні (див. мал. ). У загальному випадку залежність j від Е нелінійна, і s залежить від Е ; тоді вводять диференціальні Е. s = dj/de. Е. вимірюють в одиницях ( ом · см ) -1 або (у СІ) в ( ом · м-код ) -1 .
В анізотропних середовищах, наприклад в монокристалах, s — тензор другого рангу, і Е. для різних напрямів в кристалі може бути різною, що приводить до неколінеарності Е і j.
Залежно від величини Е. всі речовини діляться на провідники з s > 10 6 ( ом · м-код ) —1 , діелектрики з s < 10 —8 ( ом · м-код ) —1 і напівпровідники з проміжними значеннями s . Це ділення в означає. мірі умовно, т. до. Э. міняється в широких межах при зміні стану речовини. Е. s залежить від температури, структури речовини (агрегатного стану, дефектів і пр.) і від зовнішніх дій (магнітного поля, опромінення, сильного електричного поля і т. п.).
Мірою «свободи» носіїв заряду в провіднику служить відношення ср. часу вільного пробігу (t) до характерного часу зіткнення t cт : t/ t cт >> 1; чим більше це відношення, тим з більшою точністю можна вважати частки вільними. Методи молекулярно-кінетичної теорії газів дозволяють виразити s через концентрацію ( n ) вільних носіїв заряду, їх заряд ( е ) і масу ( m ) і час вільного пробігу:
де m — рухливість частки, рівна E/v cp = e t/m, v cp — ср. швидкість направленого руху. Якщо струм обумовлений зарядженими частками різного сорту « i », то . Рухливість електронів (унаслідок їх малої маси) настільки більше іонною, що іонна Е. істотна лише у разі, коли вільні електрони практично відсутні. Перенесення маси під дією струму, навпаки, пов'язаний з рухом іонів.
Характер залежності Е. від температури Т різний в різних речовин. В металів залежність s( Т ) визначається в основному зменшенням часу вільного пробігу електронів із зростанням Т: збільшення температури приводить до зростання теплових коливань кристалічної решітки, на яких розсіваються електрони, і s зменшується (на квантовій мові говорять про зіткнення електронів з фононами ) . При досить високих температурах, що перевищують Дебая температуру q D , Е. металів назад пропорційна температурі: s ~ 1/ Т ; при Т << q D s ~ Т —5 , проте обмежена залишковим опором (див. Метали ) . В напівпровідниках s різко зростає при підвищенні температури за рахунок збільшення числа електронів провідності і позитивних носіїв заряду — дірок (див. Напівпровідники ) . Діелектрики мають помітну Е. лише при дуже високій електричній напрузі; при деякому (великому) значенні Е відбувається пробій діелектриків .
Деякі метали, сплави і напівпровідники при пониженні Т до декількох градусів До переходять в надпровідний стан з s = ¥ (див. Надпровідність ) . При плавленні металів їх Е. у рідкому стані залишається того ж порядку, що і в твердому.
Проходження струму через частково або повністю іонізованниє гази (плазму) володіє своєю специфікою (див. Електричний розряд в газах, Плазма ) . Наприклад , в повністю іонізованной плазмі Е. не залежить від щільності і зростає із зростанням температури пропорційно Т 3/2 , досягаючи Е. хороших металів.
Відхилення від закону Ома в постояном полі Е настає, якщо із зростанням Е енергія, що набуває часткою між зіткненнями, eel, де l — середня довжина вільного пробігу, стає порядку або більше kt ( до — Больцмана постійна ) . В металах умові eel >> kt задовольнити важко, а в напівпровідниках, електролітах і особливо в плазмі явища в сильних електричних полях вельми істотні.
В змінному електромагнітному полі s залежить від частоти (w) і від довжини хвилі (l) поля (тимчасова і просторова дисперсія, що виявляються при w ³ t -1 , l £ l ) . Характерною властивістю хороших провідників є скін-ефект (навіть при w << t —1 струм сконцентрований поблизу поверхні провідника).
Вимір Е.— один з важливих методів дослідження матеріалів, зокрема для металів і напівпровідників — їх чистота. Крім того, вимір Е. дозволяє з'ясувати динаміку носіїв заряду в макроскопічному телі, характер їх взаємодії (зіткнень) один з одним і з іншими об'єктами в телі.
Е. металів і напівпровідників істотно залежить від величини магнітного поля, особливо при низьких температурах (див. Гальваномагнітні явища ) .
