Чому електрони продовжують рухатися в одному напрямку у електричній цепі з різницею потенціалів

У цепі з різницею потенціалів електрони рухаються в одному напрямку через вплив сили електричного поля. Коли живлення увімкнено, велика кількість негативного заряду (електронів) накопичується на негативному полюсі джерела живлення, тоді як велика кількість позитивного заряду накопичується на позитивному полюсі. Ці заряди розділяються всередині джерела живлення через хімічні реакції або інші процеси перетворення енергії, що призводить до появи різниці потенціалів, або напруги, між двома кінцями джерела живлення.

Коли цепь замкнена, вільні електрони в провіднику піддаються силі електричного поля і починають рухатися від негативного полюсу джерела живлення до позитивного. Ця сила електричного поля генерується різницею потенціалів між двома кінцями джерела живлення, і вона заставляє електрони рухатися вздовж провідника в певному напрямку, тобто від низького потенціалу (негативного полюсу) до високого потенціалу (позитивного полюсу). Хоча електричне поле всередині провідника може не бути повністю рівномірним, воно все ж може ефективно направляти електрони в одному напрямку.

Крім того, вільні електрони в провідниках, під дією сили електричного поля, хоч і можуть мати складний шлях руху, але завдяки великій кількості електронів, які піддаються силам в одному напрямку, вони демонструють явище направленого руху в цілому. Хоча швидкість цього направленого руху є дуже повільною по відношенню до швидкості світла, вона достатня для формування струму, який ми спостерігаємо.

Отже, причиною того, що електрони рухаються в одному напрямку в цепі з різницею потенціалів, є сила електричного поля, надана джерелом живлення. Ця сила змушує вільні електрони подолати внутрішні опори, такі як притягання ядер атомів та зіткнення з іншими електронами, і рухатися однонаправлено вздовж провідника.