Dlaczego elektrony kontynuują ruch w tym samym kierunku w obwodzie elektrycznym z różnicą potencjałów?

W obwodzie z różnicą potencjałów elektrony poruszają się w tym samym kierunku pod wpływem siły pola elektrycznego. Gdy zasilanie jest włączone, duża ilość ładunku ujemnego (elektronów) gromadzi się na ujemnym biegunie źródła zasilania, podczas gdy duża ilość ładunku dodatniego gromadzi się na dodatnim biegunie. Te ładunki są rozdzielone wewnątrz źródła zasilania dzięki reakcjom chemicznym lub innym procesom przekształcania energii, co powoduje powstanie różnicy potencjałów, czyli napięcia, między dwoma końcami źródła zasilania.

Gdy obwód jest zamknięty, wolne elektrony w przewodniku są narażone na działanie siły pola elektrycznego i zaczynają się poruszać od ujemnego bieguna źródła zasilania do dodatniego. Ta siła pola elektrycznego jest generowana przez różnicę potencjałów między dwoma końcami źródła zasilania, a ona popycha elektrony do poruszania się wzdłuż przewodnika w określonym kierunku, to jest, od niskiego potencjału (ujemny biegun) do wysokiego potencjału (dodatni biegun). Chociaż pole elektryczne wewnątrz przewodnika może nie być całkowicie jednorodne, nadal skutecznie kieruje elektrony w tym samym kierunku.

Ponadto, wolne elektrony w przewodnikach, pod wpływem siły pola elektrycznego, choć ich rzeczywa ścieżka ruchu może być kręta, ze względu na duży liczebnie elektronów podległych działaniu sił w tym samym kierunku, wykazują zjawisko kierunkowego ruchu jako całość. Mimo że prędkość tego kierunkowego ruchu jest bardzo niska w porównaniu do prędkości światła, jest wystarczająca, aby utworzyć prąd, który obserwujemy.

Podsumowując, przyczyną, dla której elektrony poruszają się w tym samym kierunku w obwodzie z różnicą potencjałów, jest siła pola elektrycznego dostarczona przez źródło zasilania. Ta siła skłania wolne elektrony do pokonania wewnętrznego oporu, takiego jak przyciąganie jąder atomowych i kolizje z innymi elektronami, i poruszania się jednokierunkowo wzdłuż przewodnika.