Модель свободных электронов в металле, рассматриваемых как газ заряженных частиц.Модель электронного газа рассматривает свободные электроны в металле как газ заряженных частиц, игнорируя периодическую решётку положительных ионов, кроме как в качестве однородного фона. Это упрощение отражает основную физику электрической и теплопроводности и объясняет, почему металлы блестят и являются ковкими. Это отправная точка для понимания более сложных явлений, таких как сверхпроводимость и магнетизм.
Модель была разработана Паулем Друде в 1900 году, вскоре после открытия электрона, а затем уточнена Хендриком Лоренцем и Арнольдом Зоммерфельдом.
В металле внешние электроны атомов слабо связаны и могут свободно перемещаться по всему материалу. Модель электронного газа предполагает, что эти электроны ведут себя как классический идеальный газ, сталкиваясь друг с другом и с ионами решётки, но в остальном движутся независимо. Это позволяет использовать статистическую механику для вывода таких свойств, как проводимость Друде, которая связывает электрический ток с приложенным электрическим полем.
Она используется для оценки электрической и теплопроводности металлов, а также для понимания поведения электронов в полупроводниковых приборах и физике плазмы.
Модель электронного газа предсказывает, что теплоёмкость металла должна быть значительно больше, чем на самом деле, и это расхождение было разрешено только с появлением квантовой механики.
