Wir betrachten einen (Parallel-)Plattenkondensator. Um eine positive Probeladung von der negativen in Richtung zur positiven Platte zu einem Punkt P₂ zu verschieben, muss eine (positive) Verschiebungsarbeit W = q · E · s verrichtet werden. s ist dabei der (senkrechte) Abstand des Zielpunkts P₂ von der negativen Platte. Diese Arbeit ist dann als potenzielle Energie (im Vergleich zur negativen Platte) in der Probeladung gespeichert:

E_pot = q · E · s

Die Beziehung gilt entsprechend auch, wenn der Ausgangspunkt P₁ nicht auf der negativen Platte liegt.

Zwischen den Punkten P₁ und P₂ wird eine Spannung U definiert durch U = W/q   (Verschiebungsarbeit pro Ladungsmenge für die Verschiebung der Ladung q von P₁ nach P₂). Es ergibt sich dann U = E · s , wobei s der Abstand zwischen beiden Punkten längs einer Feldlinie ist. Eine Ladung q hat dann am Punkt P₂ im Vergleich zu P₁ die potenzielle Energie

Verschiebt man die Ladung q von der negativen zur positiven Platte bei einem Plattenabstand d ergibt sich also

Daraus folgt die Energieeinheit 1 eV (Elektronvolt).

Dass zwischen beliebigen Punkten P₁ und P₂ im elektrischen Feld eine Spannung U herrschen soll, ist zunächst überraschend; denn die Punkte könnten auch keinerlei Verbindung mit einer der Platten haben. Mit einer Flammensonde lassen sich solche Spannungen messen. Statt Spannung sagt man in diesem Fall auch Potenzialdifferenz.

Durch die Verschiebungsarbeit W erhält man nur dann die potenzielle Energie, wenn W keinen Anteil von kinetischer Energie enthält. Deshalb führt man dabei die Verschiebung beliebig langsam durch, so dass also immer Kräftegleichgewicht zwischen der verschiebenden Kraft und der Feldkraft eingehalten wird.

^*)

1 eV ist die Energie, die ein Elektron bei der Beschleunigung aus der Ruhe mit der Spannung U = 1 V aufnimmt. Damit lässt sich sehr leicht rechnen: Nach der Beschleunigung durch die Spannung 50 000 V besitzt es dann also die kinetische Energie 50 000 eV = 50 keV (Kiloelektronvolt).

Zur Umrechnung:

Wegen E_pot = q·U: 1 eV = 1,6·10^-19 A·s·1 V = 1,6·10^-19 J