Qu’est ce qui est responsable de la résistance électrique R ? Au début du XXème siècle, on pensait que ce pouvait être des chocs subits par les électrons qui rebondissent le long de leur parcours sur les atomes environnants. Mais on a découvert depuis avec la physique quantique que les électrons sont des ondes dont la forme s’adapte au réseau régulier formé par les atomes. Cela permet à l’électron de se déplacer sans être gêné par les atomes, même si ceux ci sont volumineux et se touchent presque les uns les autres.
Ce qui gêne les électrons et provoque des chocs, ce sont les défauts dans la régularité du réseau, par exemple un atome absent (une lacune), un atome en trop (un interstitiel), un atome plus gros ou plus petit (une impureté). À chaque fois, ce « désordre » fait rebondir l’électron et son onde, ce qui le freine. Un peu comme une vague qui rebondit sur un pilier dans la mer.
Une autre source de désordre, la plus importante dans les métaux purs, provient des vibrations des atomes dues à l’agitation thermique. En effet, ces vibrations constituent aussi une sorte de désordre, comme une classe d’élèves bien calmes qui se mettent soudain à s’agiter juste avant la récréation. Plus il fait chaud, plus les atomes vibrent, et plus ce désordre sera important.
La résistance électrique dans un métal vient donc des vibrations des atomes, des impuretés, ou des défauts dans l’arrangement des atomes. Une expérience simple permet de le prouver : si on refroidit un métal, il conduit bien mieux. En effet, ses atomes vibrent moins, et gênent donc moins les électrons.
