Quando un arciere tira la corda in un arco, risparmia il lavoro svolto sotto forma di energia potenziale elastica. Quando rilascia la corda, l’energia potenziale viene rilasciata come energia cinetica della freccia. Un condensatore funziona secondo lo stesso principio in cui il lavoro svolto viene risparmiato come energia potenziale elettrica. L’energia potenziale (U_C) potrebbe essere calcolata misurando il lavoro svolto (W) per caricare il condensatore.

Consideriamo il caso di un condensatore a piastre parallele. Quando il condensatore è collegato a una batteria, la piastra attaccata al lato negativo della batteria riceve più elettroni, respingendo più elettroni nell’altra piastra. Quindi la seconda piastra ottiene una carica positiva uguale. In qualsiasi istante di tempo in cui il condensatore si sta caricando, se q e V sono rispettivamente la differenza di carica e di potenziale tra le piastre, allora sono correlate dalla seguente equazione:

Nell’equazione (2), C è la capacità del condensatore a piastre parallele. Mentre il condensatore viene caricato, la carica si accumula gradualmente sulle sue piastre e, dopo un po’ di tempo, raggiunge il valore finale Q. La quantità di lavoro svolto (dW) per spostare un elemento di carica dq è Vdq. Otteniamo l’energia potenziale immagazzinata nel condensatore utilizzando le equazioni (1) e (2). Così

Ora possiamo trovare la densità di energia immagazzinata nel vuoto tra le piastre di un condensatore a piastre parallele caricato dall’energia potenziale immagazzinata in un condensatore. La densità di energia è quindi definita come l’energia potenziale per unità di volume. Se A e d sono l’area e la distanza tra le piastre, allora dalle espressioni per campo elettrico e capacità, cioè E = σ/ε_{o e} C = ε_o A/d, la densità di energia si ottiene come: