Hoje, os cientistas descrevem o movimento de elétrons usando uma variedade de modelos e teorias, dependendo do contexto específico:

1. Física clássica:

* Velocidade de deriva: Isso descreve a velocidade média dos elétrons em um material devido a um campo elétrico aplicado. É um modelo simplificado que não explica a natureza quântica dos elétrons.
* Lei de Ohm: Esta lei descreve a relação entre corrente (fluxo de elétrons), tensão (diferença de potencial elétrico) e resistência em um material. É uma descrição macroscópica do movimento de elétrons.

2. Mecânica quântica:

* Dualidade da partícula de onda: Os elétrons exibem propriedades semelhantes a ondas e partículas. Isso significa que seu movimento pode ser descrito pelas funções de onda, que representam a probabilidade de encontrar um elétron em um local específico.
* Tunelamento quântico: Esse fenômeno permite que os elétrons passem por possíveis barreiras, mesmo que não tenham energia suficiente para fazê -lo de forma clássica. Isso é importante para muitos dispositivos eletrônicos.
* Bandas de energia: Em sólidos, os elétrons ocupam níveis específicos de energia agrupados em bandas. O movimento dos elétrons é influenciado pela estrutura da banda e pela disponibilidade de níveis de energia vazios.
* Estatísticas de Fermi-Dirac: Este modelo estatístico descreve a distribuição de elétrons entre os níveis de energia em um material a uma determinada temperatura.

3. Outros modelos:

* Modelo de elétron livre: Este modelo simplifica as interações entre os elétrons e a treliça de átomos em um sólido tratar elétrons como partículas livres.
* Modelo de elétrons quase grátis: Este modelo considera a influência do potencial periódico da treliça no movimento dos elétrons.
* Modelo de ligação apertada: Este modelo se concentra na natureza localizada dos elétrons ligados aos átomos em um sólido.

O modelo específico usado depende do aplicativo:

* Para circuitos macroscópicos, modelos de física clássica como a Lei de Ohm são suficientes.
* Para estudar as propriedades dos semicondutores e outros materiais, os modelos mecânicos quânticos são essenciais.
* Para descrever o comportamento de elétrons individuais em sistemas atômicos e moleculares, são empregados métodos químicos quânticos sofisticados.

No geral, a compreensão do movimento dos elétrons requer uma combinação de conceitos clássicos e quânticos. Os cientistas modernos utilizam vários modelos e teorias para descrever esse fenômeno complexo, dependendo do contexto específico e do nível de detalhe necessário.