Perché gli elettroni continuano a muoversi nella stessa direzione in un circuito elettrico con una differenza di potenziale?

In un circuito con differenza di potenziale, gli elettroni si muovono nella stessa direzione a causa dell'influenza della forza del campo elettrico. Quando l'alimentazione è accesa, una grande quantità di carica negativa (elettroni) si accumula al polo negativo dell'alimentazione, mentre una grande quantità di carica positiva si accumula al polo positivo. Queste cariche sono separate all'interno dell'alimentazione a causa di reazioni chimiche o altri processi di conversione di energia, risultando in una differenza di potenziale, o tensione, tra le due estremità dell'alimentazione.

Quando il circuito è chiuso, gli elettroni liberi nel conduttore sono sottoposti alla forza del campo elettrico e iniziano a muoversi dal polo negativo dell'alimentazione verso il polo positivo. Questa forza del campo elettrico è generata dalla differenza di potenziale tra le due estremità dell'alimentazione e spinge gli elettroni a muoversi lungo il conduttore in una direzione specifica, cioè da basso potenziale (polo negativo) ad alto potenziale (polo positivo). Anche se il campo elettrico all'interno del conduttore potrebbe non essere completamente uniforme, può comunque guidare efficacemente gli elettroni a muoversi nella stessa direzione.

Inoltre, gli elettroni liberi nei conduttori, sotto l'azione della forza del campo elettrico, anche se il loro percorso effettivo di movimento potrebbe essere tortuoso, a causa di un gran numero di elettroni sottoposti a forze nella stessa direzione, mostrano un fenomeno di movimento direzionale nel complesso. Anche se la velocità di questo movimento direzionale è molto lenta rispetto alla velocità della luce, è sufficiente per formare la corrente che osserviamo.

In sintesi, il motivo per cui gli elettroni si muovono nella stessa direzione all'interno di un circuito con differenza di potenziale è dovuto alla forza del campo elettrico fornita dall'alimentazione. Questa forza spinge gli elettroni liberi a superare le resistenze interne, come l'attrazione dei nuclei atomici e le collisioni con altri elettroni, e a muoversi unidirezionalmente lungo il conduttore.