Pandangan Mikroskopis Arus

Anggap sebatang konduktor dengan luas penampang A diberi tegangan sehingga elektron-elektron bergerak (timbul arus listrik). Jika n menyatakan banyaknya elektron yang mengalir per satuan volume, maka jumlah elektron yang mengalir pada konduktor di daerah yang diarsir sama dengan nAΔx.

Total arus yang melalui permukaan ditulis sebagai

Di mana J adalah kerapatan arus (current density) (A/m²). Jika muatan elektron sama dengan q, maka jumlah total muatan total muatan yang terdapat dalam daerah yang diarsir adalah

ΔQ = nA(Δx)q                                                             (2)

Jika kecepatan elektron dalam sumbu x sama dengan v_d dan elektron menempuh jarak Δx dalam waktu Δt, maka rumus (2) menjadi

ΔQ = nA(v_dΔt)q                                                          (3)

Jika persamaan ini dibagi dengan Δt, kita peroleh kuat arus listrik

Rata-rata kecepatan, v_d di mana pembawa muatan bergerak dikenal sebagai kecepatan alir. Sebenarnya elektron dalam konduktor tidak bergerak  dalam garis lurus, jalurnya tidak menentu seperti pada gambar di bawah.