“金属是靠其内部的自由电子传热、导电”。这一理论已流传了一百年，同时，也留下了一百年的疑虑：原子核对核外电子有着巨大的吸引力，自由电子的自由是从何而来？为什么有二个自由电子的铁比一价的铜导电性能还要差些？为什么三价的铝又比二价的铁导电性能又要强些？面对（没有自由电子的）液体的导电、半导体导电，此说已经显得无能为力；面对物体的超导事实，此说更是无计可施。于是有人就液体导电，增设了离子导电理论；就超导事实，增设了电子隧道理论，这样一来就使得导电的理论五花八门、更趋复杂、丧失系统。更令人质疑的是100年来还没有被其它途径证实自由电子的存在和作用。
自由电子理论是在100年前为了解释金属传热、导电性能时而提出的。在本文的第一讲已经讲述了热是核外电子的速率，并用一个简单的实验否定了电子传热 ——否定了自由电子传热。金属的传热性能之所以很好，得益于其独立的结构元，和结构元间电磁力相互影响所导致，与自由电子完全无关。
在第二讲，读者已经了解到物体的构成：所有元素，不管是金属还是非金属晶体，其原子的电子数是与核内的质子数一一对应的，是不可改变的。原子的内层电子在 ＫＬＭＮＯＰ电子层均衡排布、规则运转；外层电子则结合成结构元在价和轨道运转。如此，每个电子都是在一定轨道上运转，都从属于一个或二个核心，一般情况下，没有电子是所谓自由的，物质内没有自由电子，当然也就不存在自由电子导电。
那么，导电是怎么样形成的呢？导体为什么能够导电？半导体、液体为什么能导电？物质是靠什么导通电流呢？
导电原理 电流是电子的定向流动，这就像水流是水的定向流动一样。这叫人联想到一个常用的中国词"流通"，通则流，不通则不流。水流不是因为该物体内有水(桶里的水，池塘里的水就不能形成水流)。除了压力差之外还必须得"通"——必须得有让水定向通过的空间 (如渠道、管道等)；电流不是因为该物体内的电子有自由，除了电压差之外还必须得"通"——必须得有让电子定向通过的空间。
那么，是什么使得物体能够导电？——是该物体内原子间有电子的通路。前提条件是：该物体价和电子数量较少并且运转不够饱满（在平面运转，没能形成饱满的球状），在价和电子运转的同时，存在着能让外电子窜入的间隙和时机；存在着能让电子在其间穿越运动的空位，我们把原子外层所呈现的这种空位叫做电子空位。电子空位是电子流动的通路，有了这样的通路，外来的电子才能在其间运动，形成电子的流动——电流。
导电原理是： 某物质的原子的价电子较少，外电子层不饱满，存在着电子空位，在电压的作用下外来的电子进入电子空位，电子在电子空位间换位移动，形成电流。
有了电子空位，才能形成通路，外来电子才能进入，才能在物质内定向运动形成电流。导体、半导体、液体导电都是如此，超导原理也是如此。
电子空位是由价和电子的数量、速率及线路所决定。金属原子外层电子较少，组合成结构元之后，每个原子的外层仅有一、二个价和运转围绕：铜、银等仅有一个价和运转围绕；铁、铬等原子则有二个价和运转围绕，原子的外层仍存在较多的电子空位，能容外来电子进入、移动，因而易于导电。
在绝缘体内，因原子的价电子多，多个价和运转包围着一个原子，使原子的外电子层趋近饱和，没有电子空位(或很少)，不能容外界电子进入，因而不能导电。
气态物质则是因为物质的价和电子速率过高，而且进行立体运转，一般不会产生电子空位，外电子不易进入。加之分子间的斥力较大，分子间距离太远，因而也不导电。只有极高的电压才能在其间冲开一条血路——闪电。
电阻 物质内的电子空位多，外电子易于进入，并且易于在其原子间换位流动，该物质的导电能力就强，电阻较小。如银、铜的核外层价电子仅１个，相应地电子空位多，故导电能力强。铝只有最外层的一个价电子参入价和运转，所以和铜一样，电子空位较多，导电能力亦很好。
此外，若价和电子速率低，外电子在换位流动中受阻概率小，该导体的电阻就小。
当外界温度降低，导体的原子核最外层电子--价和电子在稳定平面运转，电子速率减慢。这样，外来电子易于进出移动，故温度降低时导体的导电能力增加、电阻小。反之，若温度升高、价电子速率增快、运转线路往往超出平面，使得空位狭窄，外来电子进入及换位受阻概率增加，因而导电率下降。半导体的电阻随温度升高而降低，将在半导体一节讨论。
电压有了电子空位，还必须得有压力差、必须连接成回路才能形成电流。这个压力差就是电压，准确的讲应该叫电动势——部分外层电子在结构元间运动的趋势。电源（发电机、蓄电池）在导体内制造了交流或直流的电动势。因为导体内的电子数是一定的、均匀的，不能多也不能少，所以有了电压、有了通路还必须形成回路，以保持该导电系统内电子数的稳定。
静电 刚才讲了金属及非金属晶体内是没有自由电子的，这是肯定的。但是世上却也还有自由电子，这少量的自由电子临时性存在于大分子绝缘体的混合物中，即我们初中所学用绸子摩擦过的玻璃棒、用毛皮摩擦过的硬橡胶棒、以及化纤织物所带的静电。
静电产生的原因是这些分子绝缘体的混合物的大分子是由成百上千个结构元结合而成，成型时温度高，在常温下各结构元的价和运转不尽协调，与天然物品摩擦时，产生了热，发生了外层电子速率的改变，于是发生了电子运动的紊乱，发生了电子转移，形成了多出或缺少电子的状况。多出的电子没有正当的归属，在物体内部乱窜，形成带负电的静电；缺少电子的结构元则四处挪用电子，形成带正电的静电。这种躁动所产生的静电能有很高的电压，能产生空气放电。因摩擦所窜过的电子不可能太多，所以电流很小。
金属内结构元基本独立，无论怎么摩擦也不会运动的混乱或电子的转移，所以金属不会产生静电。
电与磁 磁是人类古老的发现，自从发明了电，随即就发现了电的磁现象，电和磁二者相依相存密不可分，这种现象在中学物理中已有详尽的表述，直流电周围伴生着磁场已被无数个实验所证明：小磁针的偏转，同向导线相斥、异向相吸……。（图8-1）在直流电路中，只要电路导通（电子定向移动），导线周围的小磁针立即发生偏转——外磁场立即发生。即：电子运动伴生着磁场。
图8-1
还有，磁能作用于电：变化的磁场能产生电流；运动的电子在磁场作用下能发生偏转（正因为此，我们才有电视显像管），电子的运动为什么能发生偏转？事实告诉我们，磁场并不能对一般粒子起作用，磁场只能对磁性（或可磁化）物质产生作用。磁场能使电子运动发生偏转，这说明电子在运动时伴生着磁场，即，电子是粒子，电子在运动时伴生着电磁波。
粒子和波是不同的概念，粒子是单个独立的，波则是整体连续，电子既不可能二者都是，也不应该都不是。我们不要去刻意其中选择，然而这样的伴生则是完全可能的、经常发生的。物质运动时，周围伴生着其运动信息是自然界普遍现象。人们用钳形电流表测量的是电磁的感应，得到的是电子的流量。
著名的托玛斯.扬的双缝实验揭示了光的干涉，证明了光是光波。60年后有人用电子束重做双缝实验，也发现了干涉，于是证明电子也是波。这第一次做实验的是天才，60年后做的是庸才，因为他忽略了电子的运动伴生着波。
今天，我们可重做双缝实验，所有装置完全相同，只是在电子运行的路径上设置电磁检测装置，我们应该在飞去的电子周围检测到电磁波（图三Ｂ），小磁针将发生偏转。电磁波从何而来？这是电子的运动伴生着电磁波。所有的运动的电子都伴生着电磁波，这些波相互干涉，扰动了伴波运行中的电子，使其偏离原来的方向，冲向了靶的不同位置。在这个实验中，电子就是在其伴生的电磁波之间随波逐流到达靶面，形成干涉亦在情理之中。这种伴波而行的电子形成的干涉，丝毫不能证明电子是波。
事实上，这种伴生现象在自然界比比皆是屡见不鲜。如：船是实体，船在水中航行伴生着波浪，同时，船又在波浪中起伏，我们能够测定船的振幅、频率，你能说船就是波吗？设想一个看不见波浪、把船看成粒子的巨人，当他测得了"粒子"的振幅、波长，于是他就有可能宣布这"粒子"既是粒子又是波。
机械运动伴生着振动，如：火车是物体（粒子），其运行时伴生着轰隆隆的响声（波），人们在铁路附近听到了轰隆隆的响声，知道火车来了。此刻的火车是粒子（实体）还是波？运动着的物体及其伴生的波是一个系统。人们不应抛开系统而用单向思维，把一个关联的体系刻意去捏合或分开。就像太阳（实体）和阳光（波）一样，没有太阳，阳光（波）从何而来？一个没有阳光的太阳还能叫太阳吗？此时，若有人定义：太阳既是天体又是电磁波。（因天体和电磁波是不同的概念，于是又加上一句：）太阳既不是天体又不是波。其荒谬则不言而喻了。
同理，运动着的电子及其伴生的波是一个微观的系统。正是因为运动着的电子伴生着波，所以电子能够长期稳定地绕着原子核运转，而不致于呈螺线落进核内。如果把电子仅仅看成一个粒子，而忽略了其伴生的波，那么就会得出核外电子会落入核内；电子的运转速率超过光速的荒谬结果。
伴生是自然界普遍现象，从宏观宇宙天体到微观质子电子，无不存在着伴生状况。（在现实世界，一切运动的物体都伴生着信息：抛出一个石子，就伴生着质量，方向、角度、初速度、加速度、轨迹、落点等多种信息。前面所讲的火车，除了伴生着响声外，还伴生着车次、车速、车况、行车里程、燃料状况等诸多信息。再看我们人生，一个人一出世就伴生着出生日期、父母姓名、家庭住址，接着就有了自己的姓名、就读的学校、学历、文凭、兴趣、爱好、身份证号码、电话号码……。）
用伴生的观点看待事物，看待粒子和波，符合事实、符合逻辑、符合哲理，显然比那种"既是又不是"有理有据。伴生是用系统的观点看待事物，看待事物的运动、看待事物的联系、反映事物的客观实在，它能逻辑清晰地把观测到的事实普遍联系起来，丝毫没有牵强和矫揉，并能综合解释一个广泛的领域。
八、 超导
超导 1911年荷兰著名物理学家卡梅林·昂内斯首次将氮液化，获得了4.6K（-268.4℃）的低温，当昂内斯将金属汞置于低温液氮中，一个奇妙的现象发生了！发现汞的电阻急剧下降，直至消失，电阻为零！这在当时简直是不可思议。
我们知道，自从人类发明了电，伴生的电阻就损耗了大量的电能，科学家们就一直在努力找寻电阻最低的材料，幻想着能够出现电阻为零的导电物质，这一天，幻想成了事实，奇迹真的出现了，于是科学界为之激动，开始了向低温世界的大举进军。在各国科学家的努力之下，现已发现了几百种金属、非金属、合金、化合物在低温条件下出现这种电阻几乎为零的导电特性，昂内斯称这种现象为超导现象。
超导现象总是在温度很低的条件下发生，人们把超导体发生超导现象时的温度称作临界温度。人为的制作低温是很麻烦的，显然，临界温度越高超导材料的应用就越方便，越有应用价值，于是世界各国的科研大军又致力于研制高临界温度的超导材料。目前我国的实用超导材料的临界温度已达到-190℃，超导材料将逐步进入实用阶段。
为什么没有自由电子、不具有导带的不良导体（绝缘体）能成为超导体？这些物体在低温条件下如何能出现非凡的超导性能？传统物理学中的自由电子说完全不能解释；量子学说的能带理论也无能为力。各国的科学家都想揭开超导之谜，这又是一个反思现行物理理论的绝佳时机，但学者们未敢质疑老祖宗的理论，机会又擦肩而过。
应运而生的各种理论及其复杂，占主流的，竟是电子唯象理论：设想金属内的自由电子有两种，一部分叫正常电子，一部分叫超流电子……。如此假设，依据何在？还有设想电子两两结合成了电子对——库柏对，这与同性相斥常理直接矛盾。尽管这些理论的发明者获得了2003年诺贝尔奖，也实在不敢恭维，因为大自然不会把事情搞得这么复杂，大自然崇尚的是系统、和谐、简单。
超导的发生是核外电子运动所引起的物质特性明显的变化：在很低的温度下，物体的所有的电子速率降低，价电子运转在固定的平面上，运转速率也很低。达到临界温度，核心对外电子的管束不力，形成了较大的空位。外电子进入，核心把外来的电子流当成自己所需求的电子一部分，用核心的库仑力（原子核吸引核外电子使电子绕核运转的力）去顺势输运它，让其在自己身边流过，于是外来电子不仅不受到阻力，而且还获得了一份来自核心的输运力。在顺序排列的原子核库仑力的接力输送下，电子直截在其间畅通无阻，形成了电阻为零的超导现象。
物质的超导特性又与温度密切相关，而且极具规律。再一次为核外电子的运转线路、速率决定物质的各种特性；线路、速率的变化改变物质特性的论点提供了有力的例证。
正因为超导电流获得了核心的输运力，所以它能像核外电子那样永恒不断的运动，流速均衡、电阻为零，保持永恒的电流。
超导的抗磁性 实验表明，金属物体（第一类超导体）在超导时，外磁场从超导体内完全排出，表现出很强的抗磁性，又称迈斯纳效应。若外磁场很强，即使到了临界低温，超导也不能发生。这种情况正好映证以上讲的电、磁伴生现象：
超导时大量电子在物体内均衡畅通的流动，成了核外电子的组成部分，大量电子的定向流动伴生着很强的磁场。外磁场会干扰电子的定向运动，所以伴生的磁场必须把外磁场抵制在外，于是就形成了很强的抗磁性。若外磁场太强，干扰电子不能形成整齐的定向运动，超导就不能发生。
同样，内磁场强的物体也难以发生超导，铁磁性或反铁磁性金属因其内部结构元的排列使得部分电磁力叠加，内磁场较强，阻止电子直线定向流动，因而不具有超导性能。而且磁性物质的微粒——杂质也会影响超导发生。
多种元素组成的化合体（第二类超导体）的电子空位是因化合后，在低温条件下各种元素的库伦力不尽相同，造成价和电子线路的偏离、于是造成了较大的电子空位，所以这类超导体的临界温度较高，超导电流也较大。因化合体是由许多元素的结构元结合而成，电子空位只占其一隅（整体上是一条细缝），超导电流伴生的磁力线不是很密，外磁场还是能从其它元素间穿过，所以迈斯纳效应不是十分明显，但是允许通过的外磁性不能太强，否则也会阻断超导。
元素的价电子数为３、５、７时，价电子不能均布在原子表面，于是形成了价和运转绕核心的环绕角不均匀，间隙也不均等，低温条件下核心对外层电子管束不力，首先在间隙大的部位形成电子空位，所以价电子数为３、５、７的元素较易形成超导。
当原子质量较大，核外电子数多，层数也多，核心对外层电子管束不力，超导电子空位容易产生，所以较易形成超导，而且临界温度较高。
由于超导时外来电子是核心边轻轻滑过，而且还得到了核心的输运，所以外来电子必须整齐有序、顺畅守纪。电子的流量（电流）一不能过大、二不能冲击、三不能紊乱。
因材料在超导时必须是在低温条件下，核心对外电子层的控制能力很弱，价和电子速率不高，物体的价和力、电磁力都很小。故而推断材料此时脆性大、强度低。
九、半导体
4价元素导电问题 写到这里有人会问：硅、锗、金刚石等物质的原子外层仅4个价电子，还有4个空位，那它们为什么不导电？石墨也是碳原子构成，它为什么又导电呢？这里需要说明的是：导电是物质的整体性能，不应以单个或几个原子的状态来认识整体；电子空位是电子在价和运动时出现的暂时效应，不能以静止的眼光来看待空位，亦不能以静止的眼光来看待物质的导电。
在硅、锗晶体中每个原子与相邻的4个原子共用外层电子组成4个结构元，四周的价和电子以较均匀的速率绕过核心而进进出出，从整体上看，其核外电子层是均匀饱满的，外来电子不易进入，所以它不导电(电阻很大)。
金刚石是由碳原子构成，其外层的4 个价电子构成紧凑稳定的金刚石结构，价电子整齐有序的同步运行，不能形成电子空位，故而一般不导电。石墨也是由碳原子构成，是金刚石的同素异构体，其外层也有4个价电子，但是其晶体的构成是片状石墨晶格结构，每个原子与周围的3 个原子组成3 个结构元，进而结合成平面相连的六边形结构。而另一价电子则在两平面间作价和运转，其原子的层间间距是平面间距的二倍多，层间价和电子在途时间较长，层间电子在途时，就形成了暂时的电子空位，这就使得核外电子层时挤时松，松时外来电子乘虚而入，并在其间换位移动，于是石墨就成了良好的导体。
半导体导电原理 半导体一般是由4 价的硅或锗为主体材料，它们的晶体结构也和金刚石一样，每个原子由4 个价和运转在空间等距、有序环绕，构成金刚石结构，很纯的单晶硅基本不导电。
Ｎ型半导体 在纯硅晶体中加了少量的磷元素后，就形成了Ｎ型半导体。5价的磷原子镶嵌在硅晶体中，本来硅晶体的每个原子通过4个结构元相互联接，价和速率相同，而磷的5个价电子参入硅中价和运转，尚有一个电子无价和轨道，它杂混在其它价和轨道中，扰乱了原均匀的速率，使得整个晶体中的价和电子出现了拥挤和等待的紊乱现象，有许多瞬时价和电子因途中紊乱而没有到位，于是晶体中出现了临时性的电子空位(临时性空位在晶体中占有一定概率)，外来电子可乘虚而入，晶体的导电能力增加，形成的Ｎ型半导体。
Ｐ型半导体 在硅晶体中加入少量的硼元素后，硼在价和结构中顶替了一个硅原子，因硼外层只有3个价电子，使得与硼相连的4个结构元中有一个是单电子价和运转，于是就有了电子空位，与这个结构元相连的6个结构元外端又连着18个结构元，这样电子空位呈2×3 扩展，所以该晶体的导电能力也呈几何级数增加。电子空位扩展之后空位出现的时间越来越短，也就不成其为空位了。
以上论述说明，不管是Ｎ型还是Ｐ型半导体，其导电能力都是由电子空位提供的。电子空位则是由晶体中杂质分布引起价和电子紊乱运行所致，所出现的电子空位是瞬时的、随机的。这也导致了半导体的"测不准"及温升，热敏等诸多物理性质。
晶体管的ＰＮ结的实质是疏通或堵塞电子空位。
二极管 把N 型和P 型半导体材料紧密结合起来，两端连上导线，就形成了半导体二极管。二极管最关键的部位在两种材料的结合处，人们称之为P N 结。
由于N 型半导体是5 价的磷镶嵌在硅晶体中，磷在以4 价为主体的硅结构元的连接中，有多出的电子。而在P 型半导体中是3 价的硼在以硅为主体的结构元连接中，顶替了一个硅原子的位置，在整体上有缺少电子的趋势。
把这两种晶体紧密结合：N 型半导体中多出的电子向缺少电子的P 型半导体中扩散。这样，在结合部附近，各结构元的价和电子数正好达到平衡，（图9-1）每个原子周围的价和电子平稳运转，没有了电子的紊乱和等待，也就没有了电子空位。这就是在不导电时的P N 结。
多出电子 缺少电子
N 区 P N 结 P 区
图9-1
如果在外电压作用下，电子流趁电子空位从P 极进入，到了P N 结处没有了空位，运动受阻，外来电子在P 型晶体内，把更多的缺电子的价和线路都填满，使更多的结构元达到价和运转的平衡，即填满了更多的电子空位，使无电子空位的地带变得更宽，电阻更大。所以从P 极进入的电子填平了电子空位，没有了电子空位,所以此路不通。
在二极管上加上相反的电压，（由N 向P ）外电子从N 极因价电子多出，而造成价和运转紊乱所形成的电子空位进入，外电子的到来，更加剧了N 区价和电子运动的紊乱，多出的电子涌向P N 结，打破了P N 的平衡，使得P N 结的电子运转也出现紊乱；出现了因拥挤等待所产生的电子空位。更多的电子挤入了空位，通过了P N 结（实际上这时P N 结已不存在）涌向P 区的电子空位，形成电流。
综上述，电子由P 区向N 行不通，而由N 向P 则势如破竹，这样，就形成了二极管的单向导电性能，由于二极管有羚性，所以二极管可以用来整流、检波（截断反向电流）还可以利用二极管反向电阻大，在电路中起隔离作用。
晶体管 晶体管的全称是晶体三极管，它是由二个P N 结所构成的半导体器件。如果两边是P 型晶体，中间夹着N 型晶体，则称之为P N P 型晶体管。如果中间是P 型晶体，则称作N P N 型晶体管。
晶体管的中间部分叫做基区，由此引出基极，两头分别为集电极和发射极。
晶体管基区做得很薄，非4 价元素掺和得较少，故电子空位较少。而发射区掺和的非4 价元素比基区多得多，在正常使用情况下，发射区单位体积的电子空位比基区多100 倍以上。
N 型与P 型材料的结合部位，多出电子的N 区向缺少电子的P 区局部扩散，形成了两个P N 结。如果基极不接通电流，那么从集电极到发射极之间的电流在P N 结的阻挡下，电阻很大，电流趋近于零。如果基区接通电路，电子将从N 区进入，流向P 区。
在P N P 型晶体管中，电子由基极进入，在电压的作用下流向发射极，其原理与二极管相同。（如图9--2左）即由N 向P 的P N 结，在多出的电子的紊乱的运动中形成电子空位，形成外来电子的通路，形成基极电流。与此同时，由于N 区电子多出且紊乱，又由于P 区的电子空位的密度比N 区多上百倍，且N 区做得很薄。这N 区的紊乱电子随即扰乱了上游的P N 结（即由集电极与基极间的P N 结）使这个P N 结的电子顺势流动，于是这上游的P N 结又形成了电子空位，形成了电流的通路。
集电极 基极 发射极 集电极 基极 发射极
P N P 型晶体管 图9--2 N P N 型晶体管
由于发射区电子空位密度比基区多上百倍，绝大部分电子由此通过，所以其电流比基极电流大得多，而且是随基极电流成比例增大，这样就形成了晶体管的放大效应。
N P N 型晶体管的导电，是电子首先由集电极N 区进入，由基极P区流出，情同二极管。由于中间P 区很薄，基极的电子流出，扯动了下游P N 结的电子，使下游N 区少量电子也向P 区移动，造成了P N 结地带的电子运动紊乱，下游的P N 结基本消失，从集电极来的电子趁紊乱所形成的电子空位进入发射区，由于发射区电子空位多，电子运动通畅，形成了主电流。根据工艺配方的不同，主电流一般要比基极电流大几十倍乃至一百多倍。同时不同的工艺配方，也决定了晶体管的其它各项性能参数。
半导体电阻 在半导体中，电子空位是由于价和电子速率紊乱所致，温度升高电子速率增加，也就加剧了半导体内价和电子运行的紊乱程度，因而使得电子空位增加，导电能力增加。半导体材料在受到一定频率的光的照射时核外电子速率也会增加，导电能力也能增加。
外电子趁半导体内的紊乱进入其间，换位流动，"挤"出一条通路。当电流过大时，价和电子紊乱加剧，核心则有失掉电子的危机，于是核心升温，增加对电子的控制(这就形成了半导体导电的升温现象)。有少数电子被吸引到核心周围脱离价和运转，这时４价的原子只有３个电子参入价和运转，这就象在硅晶体中增加了３价的硼原子一样，使得半导体内电子空位大增，导电率也随之增加。
当半导体受到外加应力的作用时电阻也会发生变化，这种现象叫作半导体的压阻效应。这是因为在外加作用下某些结构元会受到压缩或拉伸，价和电子的速率会相应发生变化，半导体中价和电子的速率变化会导致电子空位的形成和变化，故而电阻也发生了变化。
压电性 除了半导体外，有些化合物晶体（石英、钛酸铅等）在受到外力的挤压或拉伸时，晶体的对应表面分别产生正、负电荷。这些绝缘体在受力后产生了电荷，原因何在？
这是因为这些晶体在外加作用下某些结构元会受到压缩或拉伸，价和电子的速率会相应发生变化，形成了价电子速率的紊乱。又因为这些是极性化合物晶体，价电子多的一方（Si—Si结构元）速率相对稳定，外力使价电子少的一方速率变化大（如石英中的 Si--O 结构元），甚至有少数结构元解体，多出的电子被挤向一边。于是有少数晶体一边稳定、另一边缺少电子，形成了一个分子二极管。多出的电子在二极管中定向移动到物体的边缘。这样，晶体的一边表面就带了负电荷、另一边就带了正电荷。
人们对压电材料的感兴趣的是其逆压电效应，又称电致伸缩：即把压电晶体镀上电极，通电后能产生频率高度稳定的正玄振荡。这频率高度稳定的振荡，广泛的使用在现代的钟表、计数、超声波、电子音频等领域。
通电产生极高的稳定频率，是压电效应的逆过程：外电子从价电子少的一方（速率可塑性大，如石英中的 Si--O 结构元）进入，等到速率稳定的3个（可能是3n个）Si—Si结构元的价电子绕过后的间隙才能通过，一次通过形成一次振荡。因为Si—Si结构元的价电子的速率非常稳定，所以也就形成了这频率高度稳定的振荡。
这是大自然在告诉人们，物质的核外电子的运动是极有规律、高度稳定的。今后人们可以根据大自然的这些提示，去探索核外电子的速率。
发电原理 人们利用水能、风能、燃料、原子能作为动力，推动着世界各地的发电机日日夜夜不停地运转着，发电机的导线顶着阻力分分秒秒切割着磁力线，把电流源源不断地送往各行各业、千家万户。电流在导线内是如何产生的，为何闭合的导线切割磁力线就能发电？
试验证明，电子在磁场的作用下就能发生运动，若导线中充满了自由电子，那么，这种闭合导线放到磁场里，电流就会自动不断地产生。然而事实并非如此：导线不作切割磁力线的运动，电流无论如何也不会产生。而且闭合导线在作切割磁力线的运动时会遇到一定的阻力，这阻力何来？为什么导线克服阻力运动后电子才会流动？
在第五章我们讲到，金属（铜，银等）的原子只有一个价电子，二个原子组合成一个结构元，组成这个结构元的价电子在价和运转时，伴生着较强的电磁力，使无数个结构元就象无数个小磁铁。小磁铁在空间上下、左右对应整齐排布形成并维系着其金属的固体结构。
当金属置于磁场中时，部分价和电子立即调整方位，"小磁铁"既结合金属的固体结构；又与外部磁力达到平衡，没有电流产生。此时若让导线形成回路并作切割运动，这时平衡就要遭到破坏，导线内部结构元的电磁力就会竭力维持平衡，可以想象是无数个小磁铁与外磁场发生的斥力，这就是切割运动时的阻力。
当导线作切割运动的力较大时，打破了部分小电磁力与外磁场的平衡，产生了电动势，结构元的电磁力抵御不了外力，于是在导线移动之时就导致了价和轨道的翻转、电子的调位再组合，就在这翻转重组的同时，在电动势的作用下，电子移动换位，形成电流。
因为导体内的电子数是一定的、均匀的，不能多也不能少，所以要产生电流还必须形成回路，以保持该导电系统内电子数的稳定。
因为磁力线也是由物质的结构元所产生，虽然很密，从微观上讲，其间还是有间隙，若上述导线的切割运动是连续进行，则电子就不断进行翻转、复原、翻转运动，电流就源源不断。若导线向相反方向运动，则电流方向相反。若导线运动快，使得流动的电子增多，电流强度增大。当然，切割的线速度也不能太快，太快了超过了价和电子的反应速度，则不能产生更大的电流，反而使电子的运动出现紊乱，使导线发热、电阻增大。
发电机飞旋的结果是产生了强大的电流--电能，电能实际上也是电子运动的动能，是电子在结构元之间运动的动能。联想到第三章所述，化学能、热能都是核外电子运动的动能，这样，使能量的概念更加和谐系统。电能、热能、化学能之间的相互转换是有其内在的联系的。燃料电池的发电、蓄电池的蓄电机理也在于此。
蓄电池 待写
热电性 以上我们讨论了物体的导电性能，在上一讲我们谈到了物体的传热，这样我们就可以来讨论物体的热电性能了。我们已经知道了物体的热就是核外电子的速率，电也是电子的运动，所以热电可以互相影响互相转换亦在情理之中。
这些物体的热电性能是在100多年前的实验中发现的，在此我介绍实验现象，您可用电子有规律运动的观点作出合理的解释。
1、塞贝克效应 如图，把两种不同的导体组成一个闭合的回路，若在两接头处存在温差，则回路中将产生电动势及电流。这种现象是德国学者塞贝克在1821年发现的，人们把这种电动势称为温差电动势，电流称为热电流，这个回路称为热电偶也叫温差电池。
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