對于固體材料而言，自由電子的定向移動形成了電流。然而，由于固體中同時存在正電荷和負電荷，自由電子的定向移動會受到阻礙，這就是電阻的微觀機制。電流的本質是電荷的定向移動。物質由原子組成，原子由帶正電荷的原子核和帶負電荷的核外電子構成。在導體材料中，部分核外電子脫離原子核的束縛，成為自由電子。當在導體兩端施加電場時，導體內的自由電子會開始定向移動，從而產生電流。需要指出的是，自由電子的定向移動速度相對較慢，大約只有每秒幾毫米至幾厘米。然而，電場在導體中的傳播速度接近光速，而電流的傳播速度則取決于電場速度。在導體中，自由電子在定向移動時會與其他粒子發生碰撞，也會受到帶正電荷的原子核的影響，從而導致自由電子損失動能。這些損失的動能會轉化為其他粒子的不規則運動，也就是導體的內能。從宏觀角度來看，導體因此表現出電阻。根據上述微觀機制，我們可以理解電阻率的概念。電阻率ρ是表示物體導電特性的物理量，材料的電阻R可以表示為R=ρL/S，其中：- 材料長度L：導體材料越長，定向移動的電荷受到的阻礙越大，因此電阻與材料長度成正比。- 材料橫截面積S：材料的橫截面積越大，單位長度導體中的自由電子數量越多，導體的導電性能越好。- 溫度：溫度會影響材料的微觀性質，從而在一定程度上影響導體的導電性能。在所有材料中，金屬的核外電子傾向于脫離，因此金屬中的自由電子相對較多，導電性能比其他材料更好。以下是幾種金屬的電阻率：溫度越高，導體中原子的不規則運動越劇烈，對自由電子的阻礙作用也越大，因此大多數材料隨著溫度的升高，電阻率也會升高。但是，有些半導體材料在溫度適當升高時，自由電子的數量會大大增加，這時溫度升高，材料的電阻率反而降低。