Elektrivoolu tekkemehhanism
Joonis 1.1

Elektrivooluks nimetatakse laengukandjate suunatud liikumist. Elektrivoolu iseloomustavaks suuruseks on voolutugevus, mis näitab, kui suur elektrilaeng läbib juhtme ristlõiget ajaühikus. Voolutugevuse SI -ühik on amper (1A). Juhi ristlõiget läbib sel juhul sekundi jooksul laeng kulon. Voolu suunaks on kokku lepitud positiivsete laengute suunatud liikumise suund. Joonisel 1.1. on kujutatud ühte vooluringi lõiku pikkusega , milles liiguvad elektrivälja sihis ühesugused osakesed laenguga keskmise kiirusega .

Olgu vabade laetud osakeste arv juhtme ruumalaühikus ehk kontsentratsioon ja aja jooksul jõuavad kõik osakesed läbida juhtmelõigu parempoolse otsa pindalaga . Laetud osakeste arv

milles

ja juhtme ristlõiget läbinud kogulaeng

Voolutugevuse leidmiseks tuleb kogulaeng jagada ajaga, seega

(1.1.)

Saadud valemist on näha, millised suurused määravad voolutugevuse juhis. Kolm nendest, , ja , on mikroosakesi iseloomustavad suurused. Metallide puhul on laengukandjateks tuuma mõjupiirkonnast vabanenud juhtivuselektronid, mis liiguvad positiivsete laengukandjate liikumise vastassuunas ning nendel on elementaarlaeng . Vabade elektronide kontsentratsioon välistingimustest oluliselt ei sõltu, küll aga elektronide triivimise kiirus v metalli kristallvõre aatomite vahel. Vabade elektronide puhul tuleb eristada kahte arvväärtuse poolest oluliselt erinevat kiirust, kaootilise soojusliikumise kiirus ja elektrivälja poolt tekitatud triivikiirus. Esimene nendest on palju suurem, aga kaootilisuse tõttu triivliikumisse mingit panust ei anna. Elektrivoolu tugevuse määrab elektrivälja poolt tekitatud aeglane triivikiirus. Kui diameetriga vaskjuhtmes triivivad elektronid kiirusega , on voolutugevus umbes 1A. Elektronide kaootilise liikumise kiirus on toatemperatuuril ligi miljard korda suurem.

Võib jääda mulje, et taskulambi sisselülitamisel võtaks süttimine kaua aega, kuni elektronid patareist lambini triivivad. Nii see ei ole, sest vabu elektrone on kogu vooluringi ulatuses ning elektriväli levib väga kiiresti, valguse kiirusega.