電位差のある回路では、電子は電場力の影響により同じ方向に動きます。電源がオンになると、大量の負電荷(電子)が電源の負極に蓄積し、一方で大量の正電荷が正極に蓄積します。これらの電荷は、化学反応や他のエネルギー変換プロセスによって電源内で分離され、電源の両端間に電位差、つまり電圧が生じます。
回路が閉じられると、導体中の自由電子は電場力を受け、電源の負極から正極へと動き始めます。この電場力は電源の両端間の電位差によって生成され、電子を特定の方向、すなわち低電位(負極)から高電位(正極)に向かって導体内を動かす動力となります。導体内部の電場は完全に均一ではないかもしれませんが、それでも電子が同じ方向に動くことを効果的にガイドすることができます。
さらに、導体中の自由電子は電場力の作用により、その実際の運動経路が曲がっている可能性がありますが、多くの電子が同じ方向に力を受けるため、全体として方向性のある運動を示します。この方向性のある運動の速度は光速に対して非常に遅いですが、我々が観測する電流を形成するには十分です。
要するに、電位差のある回路内で電子が同じ方向に動く理由は、電源によって提供される電場力によるものです。この力は、自由電子が原子核からの引力や他の電子との衝突などの内部抵抗を克服し、導体に沿って単方向に動くことを促します。