Основными проводниками, применяемыми в технике, являются металлы и сплавы. В настоящее время не существует общепринятой классификации проводниковых материалов. Металлические проводящие материалы классифицируются по разным признакам:

1.  По составу: чистые металлы и сплавы.

  2.  По значению проводимости: хорошие и плохие проводники. К хорошим проводникам относится большинство металлов, к плохим — относятся элементы V группы периодической системы элементов: висмут, сурьма, мышьяк, которые хрупки, плохо проводят ток.

  3.  По положению в периодической системе элементов Д. И. Менделеева металлы подразделяют на: щелочные (Naи другие металлы подгруппы 1а), благородные (к ним в физике в отличие от техники относят только одновалентные металлы подгруппы Iб), щелочноземельные (Са, Sr, Ва, Raиз подгруппы IIа), многовалентные простые (остальные металлы II группы, а также из подгруппы IIIaи IVa), актиниды (Ас и металлы с большими атомными номерами), переходные и редкоземельные. Электрические свойства металлов внутри названных групп весьма близки, а между группами могут сильно отличаться.

  4. По особенности строения электронных оболочек: нормальные и переходные металлы. Переходные металлы образуют в таблице Менделеева несколько рядов: 3d (от скандия до никеля), 4d (иттрий — палладий), 5d (лантан — платина) и 4f (редкоземельные металлы или лантаноиды — от церия до лютеция). Переходные металлы представляют собой важнейшую для техники группу металлов, в том числе для электротехники (магнитные, конструкционные, проводящие, с высоким сопротивлеиием и другие материалы, имеющие основой переходные металлы).

Механизм прохождения тока в металлах обусловлен движением (дрейфом) свободных электронов под воздействием электрического поля; поэтому металлы называют проводниками с электронной электропроводностью или проводниками первого рода. Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы (в частности, водные) кислот, щелочей и солей. Прохождение тока через эти вещества связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов в соответствии с законами Фарадея, вследствие чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза. Ионные кристаллы в расплавленном состоянии также являются проводниками второго рода.

Плотность тока в металлах определяется выражением:

J=enV=enµE=γE,

где μ=V/Е – подвижность носителей заряда; γ – удельная электропроводность проводника; n – концентрация носителей; е – заряд электрона.

Величина подвижности ограничена рассеянием электронов в результате столкновения с тепловыми колебаниями решетки (фононами) и дефектами решетки. Концентрация свободных электронов в чистых металлах различаются незначительно, температурное изменение n также мало. Поэтому величина подвижности определяется в основном средней длиной свободного пробега (среднее расстояние, проходимое частицей без столкновений), зависящей, в свою очередь, от химической природы атомов и типа кристаллической решетки.

Удельное электрическое сопротивление проводника:

ρ=1/γ=R∙S/l,

где R,S и l – соответственно сопротивление, сечение и длина проводника. Согласно правилу Маттиссена удельное сопротивление несверхпроводящих металлов складывается из сопротивления, обусловленного рассеянием электронов на фононах ρ_T и остаточного сопротивления ρ_ост , обусловленного рассеянием носителей на статических дефектах структуры – примесных атомах, вакансиях, дефектах: ρ= ρ_T + ρ_ост.

С ростом температуры амплитуда тепловых колебаний атомов и связанные с ней флуктуации  решетки усиливаются, что усиливает рассеяние электронов и вызывает возрастание удельного сопротивления металла.

Относительное изменение удельного сопротивление при изменение температуры на один кельвин (градус) называют температурным коэффициентом удельного сопротивления, который также зависит от Т:

α_ρ=1/ρ∙dρ/dT.

При изменении температуры в узких диапазонах на практике допустима кусочно-линейная аппроксимация зависимости проводника от температуры; в этом случае принимают, что

ρ ₂ = ρ ₁[1 + α_ρ” (Т2 – Т1)],

где ρ₂, ρ₁— удельные сопротивления проводникового материала при температурах Т1 и Т₂ соответственно (Т2> Т1); α_ρ” — так называемый средний температурный коэффициент удельного сопротивления данного материала в диапазоне температур от Т1 до Т2.

Электроны в металлах определяют как электропроводность, так и обеспечивают высокую теплопроводность. При прочих одинаковых условиях, чем больше удельная электропроводность металла, тем выше и его теплопроводность. Связь между величинами удельной электропроводности и коэффициентом теплопроводности γ_т выражается эмпирическим законом Видемана-Франца-Лоренца:

γ_T/ γ = L₀∙T ,

где L₀ – число Лоренца, Т – абсолютная температура, К. В табл.1 приведено число Лоренца для некоторых металлов.

Таблица 1.

Число Лоренца для некоторых металлов