Die Heizspannung sorgt für einen Stromfluss durch die Glühwendel. Dieser erhitzt die Glühwendel. So können sich durch den glühelektrischen Effekt Elektronen aus dem Metall lösen. Es bildet sich eine Wolke aus freien Elektronen.
Die Beschleunigungsspannung Ub erzeugt ein elektrisches Feld zwischen der Kathode (Glühwendel) und der Anode. Dieses beschleunigt die freien Elektronen von der Glühwendel weg in Richtung der Anode.
Nach dem Passieren der Anode bewegen sich die Elektronen mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig-gleichförmig weiter. Der gesamte Vorgang findet in einer Vakuumröhre statt, damit die Elektronen nicht mit Luftmolekülen wechselwirken.