Các kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể. Trong tinh thể kim loại, ở các nút mạng là các ion dương, xung quanh ion dương là các electron tự do. Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do di chuyển có hướng ngược chiều điện trường.

Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại. Nhiệt độ kim loại càng cao, các ion kim loại dao động càng mạnh, độ mất trật tự của mạng tinh thể càng tăng, dẫn đến cản trở chuyển động của các electron tự do. Vì vậy khi nhiệt độ tăng thì điện trở của kim loại cũng tăng.

Các electron tự do trong dây dẫn khi di chuyển sẽ va chạm với các ion kim loại. Mỗi lần va chạm, một phần năng lượng của electron sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng dây dẫn. Đây chính là nguyên nhân gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt khi dòng điện chạy qua một vật dẫn kim loại.