У 1900 році німецький фізик П. Друде створив теорію електропровідності металів. В основі цієї теорії лежать такі припущення:
- Вільні електрони в металах поводяться подібно молекулам ідеального газу. Електронний газ підкоряється законам ідеального газу.
- Рух вільних електронів підкоряється законам Ньютона.
- Вільні електрони в процесі хаотичного руху стикаються тільки з іонами кристалічної решітки.
- При зіткненні електронів з іонами електрони передають іонів свою кінетичну енергію повністю.
Відповідно до цієї моделі, на відрізку провідника вільні електрони здійснюють хаотичний тепловий рух. Чинне в провіднику електричне поле переміщує електрони з невеликою швидкістю (швидкість дрейфу електронів
0,1 мм / с) уздовж провідника.
Сила струму в провіднику:
де n - концентрація вільних електронів в провіднику
S - поперечний переріз провідника.
З позиції електронної провідності металів вдалося пояснити причину нагрівання провідників при проходженні електричного струму.
Електронна теорія провідності металів експериментально підтверджена в 1913 році російськими фізиками Л.І. Мандельштамом і Н.Д. Папалексі і в 1916 році американськими фізиками Т. Стюартом і Р. Толменом.
Напрямок електричного струму в провіднику вибрано в сторону руху позитивно заряджених частинок.
Ставлення заряду, що переноситься через поперечний переріз провідника за інтервал часу, до цього інтервалу часу називається силою струму.
В СІ [I] = 1 А (Ампер)
Для підтримки електричного струму в провіднику необхідно електричне поле. Його дія характеризується електричною напругою.
В СІ [U] = 1 В (Вольт)
Для підтримки постійного спрямованого руху заряджених частинок в провіднику електричне поле повинно здійснювати роботу. Цю роботу прийнято називати роботою електричного струму.
Робота сил електричного поля або робота електричного струму на ділянці ланцюга опором R і за час t дорівнює:
В СІ [A] = 1 Дж (Джоуль)
При нагрівання провідника зростає його температура, отже, збільшується внутрішня енергія. З припиненням зростання температури провідника він починає передавати оточуючим тілам деяку кількість теплоти, що дорівнює роботі електричного струму. Таким чином, формула A = IUt визначає кількість теплоти, передане провідником інших тіл.
Для послідовного з'єднання провідників зручніше скористатися формулою:
При паралельному з'єднанні зручно використовувати формулу:
Для характеристики електричних приладів зручніше користуватися фізичною величиною, що отримала назву потужність струму.
Потужність електричного струму дорівнює:
В СІ [P] = 1 Вт (Ватт)