Neden elektrik devresinde potansiyel fark olduğunda elektronlar aynı yönde hareket eder?

Potansiyel farkı olan bir devrede, elektronlar elektrik alan kuvvetinin etkisiyle aynı yönde hareket eder. Güç kaynağı açıldığında, büyük miktarda negatif yük (elektron) güç kaynağının negatif kutbunda toplanırken, büyük miktarda pozitif yük pozitif kutbunda toplanır. Bu yükler, kimyasal reaksiyonlar veya diğer enerji dönüştürme süreçleri nedeniyle güç kaynağının içinde ayrılır ve bu da güç kaynağının iki ucunda potansiyel fark, yani gerilim, oluşur.

Devre kapandığında, iletkenin serbest elektronları elektrik alan kuvvetine maruz kalır ve güç kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru hareket etmeye başlar. Bu elektrik alan kuvveti, güç kaynağının iki ucundaki potansiyel fark tarafından üretilir ve elektronları belirli bir yönde, yani düşük potansiyelden (negatif kutbu) yüksek potansiyele (pozitif kutbu) doğru ittirir. Iletkenin içindeki elektrik alanı tamamen düzgün olmayabilir, ancak hala elektronların aynı yönde hareket etmesini etkili bir şekilde yönlendirebilir.

Ayrıca, iletkenlerdeki serbest elektronlar, elektrik alan kuvvetinin etkisi altında, gerçek hareket yolları kıvrımlı olabilir, fakat birçok elektronun aynı yönde kuvvet alması nedeniyle, genel olarak yönetime sahip hareket etmeleri gözlemlenir. Bu yönlü hareketin hızı, ışık hızına kıyasla çok yavaş olsa da, gözlemlediğimiz akımı oluşturmak için yeterlidir.

Sonuç olarak, potansiyel farkı olan bir devrede elektronların aynı yönde hareket etmesinin nedeni, güç kaynağı tarafından sağlanan elektrik alan kuvvetidir. Bu kuvvet, serbest elektronları atom çekirdeklerinin çekimi ve diğer elektronlarla çarpışmalar gibi iç dirençleri aşmaya ve iletken boyunca tek yönlü hareket etmeye teşvik eder.