Cuando un arquero tira de la cuerda en un arco, guarda el trabajo realizado en forma de energía potencial elástica. Cuando suelta la cuerda, la energía potencial se libera como energía cinética de la flecha. Un condensador funciona según el mismo principio en el que el trabajo realizado se guarda como energía potencial eléctrica. La energía potencial (U_C) podría calcularse midiendo el trabajo realizado (W) para cargar el condensador.

Consideremos el caso de un condensador de placa paralela. Cuando el condensador está conectado a una batería, la placa unida al lado negativo de la batería obtiene más electrones, repeliendo más electrones en la otra placa. Por lo tanto, la segunda placa obtiene una carga positiva igual. En cualquier instante de tiempo cuando el condensador se está cargando, si q y V son la carga y la diferencia de potencial a través de las placas, respectivamente, entonces están relacionados por la siguiente ecuación:

En la ecuación (2), C es la capacitancia del condensador de placa paralela. A medida que se carga el condensador, la carga se acumula gradualmente en sus placas y, después de un tiempo, alcanza el valor final Q. La cantidad de trabajo realizado (dW) para mover un elemento de carga dq es Vdq. Obtenemos la energía potencial almacenada en el condensador usando las ecuaciones (1) y (2). Así

Ahora podemos encontrar la densidad de energía almacenada en el vacío entre las placas de un condensador de placa paralela cargado a partir de la energía potencial almacenada en un condensador. La densidad de energía se define entonces como la energía potencial por unidad de volumen. Si A y d son el área y la distancia entre las placas, entonces a partir de las expresiones para el campo eléctrico y la capacitancia, es decir, E = σ/ε_{o y} C = ε_o A/d, la densidad de energía se obtiene como: