Bei Zugabe von Ionen auf einer Seite der Membran kommt es zum Einsprung von Ionen in die Pore und zur Bindung an die Bindestelle. Das gebundene Ion verläßt die Bindestelle nach beiden Seiten mit gleicher Wahrscheinlichkeit (blaue Pfeile). Da der Einsprung aber immer nur von einer Seite her erfolgt, entsteht ein Ionenfluß - es fließt Strom.
Bei Erhöhung der Ionenkonzentration auf der einen Membranseite kommt es häufiger zur Kollision von Ionen mit der Pore. Damit werden häufiger Ionen dehydratisiert und gebunden: der Nettofluß steigt, der Strom wird größer. Der Strom durch einen Ionenkanal ist also abhängig von der Ionenkonzentration.
Wenn auf der anderen Membranseite Ionen anwesend sind, erfolgt der Einsprung von beiden Seiten. Es gibt nun Ionen, die sich von links nach rechts durch die Pore bewegen und solche auf dem Weg von rechts nach links. Man spricht von zwei gerichteten (unidirektionalen) Flüssen, die einander entgegengesetzt sind. Durch den entgegengerichteten Ionenfluß wird der Nettostrom kleiner.
Bei gleich hohen Ionenkonzentrationen auf den beiden Membranseiten sind die beiden unidirektionalen Flüsse gleich groß. Da beide Flüsse gleich große, aber entgegengerichtete Ströme tragen, gleichen sich die beiden Stromamplituden aus - es fließt kein Nettostrom.
Bei Anlegen einer Membranspannung wirkt eine elektrostatische Kraft auf das an die Bindestelle gebundene Ion. Ein Kation bewegt sich nun mit größerer Wahrscheinlichkeit zur negativen Membranseite als zur positiven. Der dabei entstehende Nettofluß verursacht einen Strom selbst bei gleichen Ionenkonzentrationen auf beiden Membranseiten.
Bei Umkehrung der Polarität der Membranspannung wird das Ion zur anderen Seite hin von der Bindestelle gezogen: die Stromrichtung kehrt sich um.
