Речь пойдёт здесь не об утюге, которым Паули или его жена гладили свою одежду, а о сопротивлении металлического проводника и выделяемом проходящим током Джоулевом тепле.
В частности, и в утюге...
По всей видимости, это два связанных, но РАЗНЫХ процесса.
Теме, называемой "Электрическое Сопротивлене" (преимущественно металлов) в пятитомном Физическом Энциклопедическом Словаре, посвящены почти полторы страницы большого формата. ФИЗИЧЕСКОМУ ОБЪЯСНЕНИЮ этому известнейшему явлению, знакомому человечеству немало лет, посвящены всего ПЯТЬ СТРОЧЕК статьи.
Вновь процитирую их:
"В случае металлов (наиболее важном для практики) электрическое сопротивление связано с тем, что кристаллическая решётка металлов искажена тепловыми колебаниями и структурными неоднородностями (примесные атомы, дефекты решётки), на которых происходит рассеяние электронов."
Такое "точное, строгое и всеобъемлющее объяснение" причин электрического сопротивления металлов, хорошо бы подошло для какого-нибудь "Справочника для начинающего радиолюбителя" младшего и среднего школьного возраста, но не для издательства "Советская Энциклопедия".
Не стану даже упоминать, что, оказывается, металлы могут быть и в жидком состоянии, без какой-либо "кристаллической решётки".
Новое (старое) моё объяснение:
Сопротивление электрическому току связано со взаимодействием спинов (точнее, магнитных момемтов) дрейфующих по металлическому проводнику электронов с магнитными полями атомов вещества. Направленный дрейф электронов начинается, когда их к этому принуждает внешнее электрическое поле, разность потенциалов, приложенная к концам проводника. При таком упорядоченном движении электронов возникает вихревое магнитное поле, которое, в свою очередь, ориентирует спины движущихся электронов таким образом, что они начинают своим магнитным моментом взаимодействовать с магнитными полями атомов кристаллической решётки или жидкого металла. Это и ЕСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ металлов.
(Поэтому, когда при крио - температурах электроны образуют так называемые Куперовские пры с СУММАРНЫМ МАГНИТНЫМ МОМЕНТОМ РАВНЫМ НУЛЮ, возникает и состояние НУЛЕВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ их движению - сверхпроводимость).
Но не следует забывать, что направленный дрейф облака свободных электронов в металле (концентрация электронов примерно - 6.5 х10 в двадцатой степени в одном кубическом сантиметре) происходит со скоростями тысячные, сотые и, самое большее, ДЕСЯТЫЕ ДОЛИ МИЛЛИМЕТРА в СЕКУНДУ.
( В медном проводнике при максимально допустимой плотности тока в 6 ампер на квадратный миллиметр - скорость дрейфа 0.4 миллиметра с в секунду!)
В то же время хаотическиое движение свободных электронов в металле происходит со скоростями от 600 до 2000 КИЛОМЕТРОВ в СЕКУНДУ и эта скорость в пределах температур от почти абсолютного нуля и до десяти тысяч градусов остаётся постоянной!
Почему эти, свободно летающие в металле электроны, с энергиями в ДЕСЯТКИ МИЛЛИАРДОВ РАЗ БОЛЬШИМИ, чем ничтожная энергия направленного дрейфа электронов, НЕ разогревают мгновенно, безо всякого тока, металл до десятков миллионов градусов (Ведь, как следует из "объяснения" Энциклопедического Словаря, от этого "рассеяния электронов" любой кусок металла ДАВНЫМ-ДАВНО должен был бы испариться, как при взрыве водородной бомбы, сам собой!), а еле ползущий поток электронов может быстро вызвать расплавление и испарение (в предохранителях, например) проводника с током?
И ещё один вопрос: Почему свободные электроны вообще движутся в металле хаотически с такими скоростями? Чего ради им приспичило летать в металле с такими "гипер-триппер" скоростями?
Ответ один:
Свободные электроны - это электроны, которые по неким случайным причинам СЛЕТЕЛИ с внешних орбит атомов металла, на которых они ВРАЩАЛИСЬ как раз с такими вот скоростями!!! Поэтому же, они НЕ СТАЛКИВАЮТСЯ и НЕ РАССЕИВАЮТСЯ на всяких там неоднородностях решётки, дефектах кристаллической структуры и тепловых колебаниях атомов решётки, а просто снова "садятся" на свои внешние орбиты, отдавая атому ту энергию, которую "забрали", когда срывались с них. То есть сохраняется статистически уравновешенный баланс имеющейся энергии. Потому куски металла сами собой не взрываются термоядерным взрывом.
(Об актиноуране, плутонии и прочих "критических массах" трансурановых я здесь не говорю).
Что же происходит в металле, через который проходит электрический ток, то есть в нём наблюдается направленное медленное движение всех свободных электронов, продолжающих одновременно двигаться и хаотически с упомянутыми скоростями. При "посадке" такого электрона обратно на орбиту, он обладает чуть БОЛЬШЕЙ (статистически!!!) скоростью дрейфа и другим углом поворота спина. Этим он изменяет конфигурацию внешней орбиты и её положение относительно других орбит. Происходит как бы "пружинящее" микросближение орбит (ведь они в нормальном состоянии взаимно отталкиваются и располагаются так, чтобы быть максимально удалёнными друг от друга в пределах объёма атома.
А из-за некого возмущающего влияния чуть ускоренного и чуть изменённого магнитного момента, связанного со спином, электрона, "севшего" на орбиту, это нарушает динамическое равновесие взаимоположения орбит, которое было ДО тока. Таким образом конфигурационные изменения орбит и их взаимное сближение, и есть та ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ тепла, которую прибретает нагреваемый током проводник.
Возможно, в характере и структуре этих конфигурационных изменений проявляется Правило Запрета Паули или, как его называют иначе, Правило Отбора Паули. Суть этого правила, а, точнее, одного принципа, сформулированного Паулив 1924 году, проста: Электроны, связанные в некой системе, например, в атоме, не могут иметь полностью идентичных состояний движения, описываемых так называемыми четырьмя квантовыми числами. (Я не буду здесь входить в детали, относительно номера орбиты, момента импулься электрона, и его спиновых состояний, поскольку для большинства читателей это останется непонятным). Главное же, это означает, что в неком данном состоянии движения электронов в атоме, характеризуемом указанными четырьмя числами, может находиться только один электрон. То есть, если мы возьмём любой атом любого элемента, в котором может быть даже сто или больше электронов, НИ один из них не может быть по полной сумме параметров ИДЕНТИЧЕН другому. ОН - ЕДИНСТВЕННЫЙ, обладающий данным определённым набором состояний!
Поэтому я и упоминаю об правиле Паули, ибо при неких возмущениях в конфигурации электронных орбит и их взаимоположении, следует учитывать этот запрет!
Из-за этих конфигурационных изменения во внешних орбитах атомов, частота чисто случайных образований мгновенных скоплений электронов и одном месте атома и такое же их случайное "разряжение" в другом - возрастает. Частота таких флюктуаций (Фантомных Зарядов) и есть ТЕМПЕРАТУРНЫЙ фактор величины тепловой энергии, приобретённой атомом.
Так Молекулярно-Электрическая Теории (в отличие от Молекулярно-Кинетической Теории) объясняет и электрическое сопротивление металлических проводников и из разогрев током.