Metal daxilində kollektivləşmiş sərbəst elektronlar ideal qaz molekulları kimi daim xaotik hərəkətdədir. Bu kollektivləşmiş “elektron qazı” bütün kristal üçün ümumi olub müsbət yüklü ionları əlaqələndirməklə güclü metallik rabitə əmələ gətirir. Metal dgxilinda, elektrik sahəsi yaradıldıqda elektronlara intensivlik vektorunun əksi istiqamətində Fe = eE elektrik qüvvəsi təsir edir. Həmin qüvvə xaotik hərəkət edən elektronlara nizamlı hərəkət verir. Hgər tərəfdən bu elektronlara qəfəs düyünlərində yerləşən ionlar tormozlayıcı təsir göstərir. Nəticədə bu iki qüvvənin təsirinə məruz qalan sərbəst elektronların nizamlı hərəkət sürəti sabit qalır - metalda sabit cərəyan yaranır. Lakin elektrik cərəyanının istiqaməti 1820-ci ildə fransız alimi Amperin təklifi ilə müsbət yüklü zərrəciklərin hərəkət istiqaməti (xarici elektrik sahəsinin intensivlik vektorunun istiqaməti) qəbul edilmişdir.
Metallarda elektrik cərəyanını xarakterizə edən fiziki kəmiyyətlər cərəyan şiddəti və cərəyan sıxlığıdır.
•Cərəyan şiddəti - ədədi qiymətcə vahid zamanda naqilin en kəsiyindən keçən elektrik yükünün miqdarına bərabərdir. Əgər naqilin en kəsiyindən Δt müddətində Δq miqdarda elektrik yükü keçərsə, cərəyan şiddəti:
I = Δq
Δt = q'(t) (2)
Deməli, cərəyan şiddəti - elektrik yükünün zamana görə birinci tərtib törəməsinə bərabərdir.
• Cərəyan şiddətinin qiyməti və cərəyanın istiqaməti zaman keçdikcə dəyişmirsə, belə cərəyan sabit cərəyan adlanır.
I = q
t. (3)
Cərəyan şiddəti skalyar fiziki kəmiyyət olub BS-də vahidi amperdir: [I] = 1 A.
Cərəyan şiddətinin vahidi amper elektrik cərəyanmın maqnit təsirinə əsasən müəyyən edilmişdir.
• 1A elə cərəyan şiddətidir ki, vakuumda aralarındakı məsafə 1 m olan iki paralel sonsuz uzun və nazik naqillərin hər birindən eyni şiddətdə cərəyan keçdikdə onların hər birinin, digərinin 1 m uzunluqlu hissəsinə 2 • 10-7 N qüvvə ilə təsir etmiş olsun.
Cərəyan şiddəti yükdaşıyıcı zərrəciyin yükündən (q0), onların konsentrasiyasından, istiqamətlənmiş hərəkət sürətindən və naqilin en kəsiyindən asılıdır:
I = q0nυS. (4)
Metallarda yükdaşıyıcılar sərbəst elektronlar (e) olduğundan (4) ifadəsini belə də yazmaq olar:
I = enυS. (5)
• Cərəyan sıxlığı - ədədi qiymətcə naqildəki cərəyan şiddətinin onun en kəsik sahəsinə nisbətinə bərabər fiziki kəmiyyətdir.
j= I
S. (6)