Arus listrik didefinisikan sebagai kecepatan muatan persatuan waktu I = dq/dt sehingga secara mikroskopi dapat dinyatakan dengan persamaan
n = jumlah muatan
e=muatan elektron
v = kecepatan aliran (m/s)
A= Luas penampang (m2)
pada hakikatnya muatan yang bernilai tinggi arahnya berlawanan dengan intensitas medan listrik namun kebanyakan orang mengasumsikan bahwa muatan positif yang bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah, akan tetapi pada kenyataanya elektronlah yang bergerak. Hubungan antara v dengan medan listrik sebagai berikut :
mu merupakan mobilitas elektron dengan satuan : meter/Volt-detik
Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa tanpa adanya medan listrik , elektron tidak akan bergerak atau sama dengan nol. jika diberikan medan listrik , elektron akan mendapatkan kecepatan, dan akan meningkatkan kecepatan tersebut sebelum menumbuk ion. Namun ketika elektron menumbuk ion maka kecepatanya akan hilang kondisi ini dinamakan dengan steady state dan akan mendapatkan kecepatan yang disebut dengan kecepatan drift yang arahnya berlawanan.
Rapat Arus
Arus yang mengalir pada suatu medium merupakan banyaknya muatan persatuan waktu. ketika suatu arus mengalir pada medium yang mempunyai panjang dan dan luas dinamakan dengan rapat arus (J) persamaan rapat arus dapat dinyatakan dengan persamaan berikut
dimana sigma merupakan conductivity suatu bahan
Jika arus tersebut melewati suatu batang dalam bentuk silinder maka persamaan rapat arus nya sebagai berikut :
maka akan diperoleh
jika dihubungkan dengan medan listrik maka akan diperoleh persamaan
