In einem Leiter wie Kupfer bewegen sich die freien Elektronen des Metalls unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes sehr langsam, da sie ständig durch Brownsche Stöße mit den Ionen des Kristallgitters und den Verunreinigungen des Metalls abgebremst werden. Ihre durchschnittliche Driftgeschwindigkeit beträgt etwa 0,07 mm/s, vergleichbar mit der einer Schnecke. Dennoch breitet sich die elektromagnetische Störung, wenn ein elektrisches Feld an das Ende des Drahtes angelegt wird, fast mit Lichtgeschwindigkeit aus, also etwa 300.000 km/s.
Elektrizität besteht nicht darin, Elektronen von einem Ende des Drahtes zum anderen zu transportieren. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, reagieren alle Elektronen im Leiter mit Lichtgeschwindigkeit und übertragen die Störung sofort auf makroskopischer Ebene.
Man kann sich die Elektronen so vorstellen, dass sie lokal und fast sofort auf das angelegte Feld reagieren, ähnlich wie eine Reihe von Dominosteinen, bei der sich die Welle sehr schnell ausbreitet, während sich jeder Dominostein nur über eine sehr kurze Strecke bewegt. Auf diese Weise durchquert die kollektive Welle den Leiter fast mit Lichtgeschwindigkeit von einem Ende zum anderen, während die Elektronen selbst extrem langsam driften, mit einer Geschwindigkeit, die mit der einer Schnecke vergleichbar ist, und nur wenige Millimeter pro Sekunde zurücklegen.
| Phänomen | Typischer Wert | Kommentar |
|---|---|---|
| Driftgeschwindigkeit der Elektronen | ~ 0,07 mm/s | Extrem langsam, aufgrund häufiger und ungeordneten Stöße im Kristallgitter |
| Ausbreitung des elektrischen Feldes | ~ 3 × 108 m/s | Fast sofort, wie eine elektromagnetische Welle, die sich schnell durch den Draht ausbreitet, lange bevor sich die Elektronen selbst bewegen |
| Durchschnittliche thermische Geschwindigkeit der Elektronen | ~ 105 m/s | Brownsche Bewegung, trägt nicht zum Nettostrom bei |