Miksi elektronit jatkavat liikkumistaan samaan suuntaan sähköpiirissä, jossa on potentiaaliero?

Piirissä, jossa on potentiaaliero, elektronit liikkuvat samaan suuntaan sähkökentän voiman vaikutuksesta. Kun virtalähde kytketään päälle, suuri määrä negatiivista varautumaa (elektoneja) kertyy viritin negatiiviseen polttoon, kun taas suuri määrä positiivista varautumaa kertyy positiiviseen polttoon. Nämä varaudut erottuvat viritin sisällä kemiallisten reaktioiden tai muiden energiamuuntamisprosessien vuoksi, mikä johtaa potentiaaliero eli jännitteeseen viritin kahden päässä.

Kun piiri suljetaan, vapaana olevat elektronit johtimessa altistuvat sähkökentän voimalle ja alkavat liikkua viritin negatiivisesta poltosta positiiviseen polttoon. Tämä sähkökentän voima syntyy viritin kahden pään välisestä potentiaalierosta, ja se ajaa elekronit liikkumaan johtimessa tietyssä suunnassa, toisin sanoen alhaiselta potenttiolta (negatiivinen poltto) korkeammalle potenttiolle (positiivinen poltto). Vaikka sähkökenttä johtimen sisällä ei olekaan täysin tasainen, se voi edelleen tehokkaasti ohjata elekronit liikkumaan samassa suunnassa.

Lisäksi vapaana olevat elektronit johtimissa, sähkökentän voiman vaikutuksesta, vaikka niiden todellinen liikerata voi olla kaareva, näyttävät yhteensä suuntautuneena liikkeeltä, koska suuri määrä elektroneja kohdistuu voimiin samaan suuntaan. Vaikka tämän suuntaisen liikkeen nopeus onkin hyvin hitaana valonnopeuteen nähden, se on riittävä muodostamaan havaitsemamme sähkövirtauksen.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että elektronit liikkuvat samaan suuntaan potentiaalieron olevassa piirissä sähkökentän voiman, jonka virtalähde tuottaa, ansiosta. Tämä voima kannustaa vapaita elektroneita ylittämään sisäiset vastukset, kuten atomin ytimen vetovoiman ja törmäykset muiden elektronien kanssa, ja liikkumaan yksisuuntaisesti johtimessa.