Dôvody vzniku voľných elektrónov
Atómy kovov majú vo vonkajšej vrstve vo všeobecnosti menej elektrónov a jadro je pre nich menej atraktívne. Keď sa atómy kovu kombinujú a vytvárajú kovový kryštál, elektróny vonkajšej vrstvy opúšťajú pôvodný atóm a stávajú sa voľnými elektrónmi. Mnoho bezplatných elektrónov tvorí elektrónový mrak (alebo elektrónový plyn). Pri pôsobení vonkajšieho elektrického poľa môžu voľné elektróny podstúpiť smerový pohyb, aby vytvorili prúd.
Elektróny priťahuje jadro a pohybujú sa okolo jadra. Atraktivita atómových jadier je rozdelená na silné a slabé. Ak sú dva rôzne atómy blízko seba, za určitých podmienok (ako je zvýšenie teploty), sa rýchlosť elektrónov mimo jadra zrýchli, čím sa elektróny stanú atraktívnejšími. Jadro priťahuje minulosť a ponecháva pôvodné jadro, aby vytvorilo voľný elektrón. Ďalším dôvodom je to, že v dôsledku vonkajších podmienok (ako je zvýšenie teploty) je zlepšená schopnosť elektrónu pohybovať sa. Pretože je príťažlivá schopnosť atómových jadier realizovaná v určitom rozmedzí, teplota zvyšuje kinetickú energiu elektrónu a zvyšuje jeho schopnosť pohybu. S istou pravdepodobnosťou spôsobí pohyb za rozsah príťažlivosti atómového jadra elektróny z úniku z atómového jadra a vytvorí voľný elektrón. Prvý dôvod patrí k chemickým zmenám, druhý by mal patriť k fyzikálnym zmenám, pretože sa nevytvára žiadna nová látka, ale proces tvorby tohto voľného elektrónu je presne medzistupňovým spojením úplnej chemickej reakcie.