设某次搬运的沙的重量为 ，此时沙堆与坑的落差为 ，则此次做功为 待挖坑完毕时，他克服重力做的总功为 这个总功即为沙土的重力势能的增加量。
类似的，在不断的搬运电荷的过程中，你也不断做功，直到你最终获得一个宏观带电体，你所付出的全部做功之和被转换为一种能量。
所以，当你获得一个带电体时，你也就获得了一份能量。
那么这个能量是什么呢？换句话说，这个能量是以什么形式存在呢？
堆沙时，移动沙作的功变成沙的重力势能。类似的，搬电荷也会造成一种势能的积累，它就是电势能。
相隔一定距离的电荷，都处于对方形成的电场的势力范围中，或吸引或排斥。但却因为某种阻隔，无法无限靠近或远离。保留进一步靠近或远离的趋势和潜力——引而不发，就像射雕大侠手中的弯弓一样，形成彼此之间共有的一种潜在的能量，此乃电势能是也。
所以，从物理上说，电能的本质就是电势能。
那么，说来说去，作为电能本质的电势能，到底存在于哪里呢？
有人说，势能是作用双方共有的，但这样说还不够明确！
现代物理学认为，势能是场的能量。场的能量与动能不同，它不是被一个运动的粒子所携带的，而是处于粒子周围的空间中。
这其实是场的观点所带来的最深刻的物理思想的变革——能量存在于空间中，而非物体上。而实际上，不光电势能如此，重力势能也是如此，所有的势能都是如此。
当你剪断悬挂重物的的绳子，物体的势能将被释放，产生能量转化。实际上，墙上的插座打开时，类似的事情也发生了：被蓄于插座内的能量就被放行了。
其实，只有这种引而不发的能量才可以收放自如，如果电能本质上是动能，那岂能靠一个开关就能管得住那千千万万个活蹦乱跳的载流子儿？
一个高温物体，它要散热，不要说什么开关，就算是用毛毯包起来，你都很难阻止它的能量流出，因为热能本质上真的就是微观粒子的动能。
你现在明白了，那些带电粒子的体系所具有的电能，并不在粒子自身上，而是粒子的身外之物，它在粒子的周围空间中。它并不会随着载流子的运动而被同步输送。但它会随着电场的建立而扩展到所能到达的全部空间。
如果电荷是静止的，则只有电场，只有电场能。但若是运动的电荷或电流，还会有磁场！因此更安全的说法是电磁场，电能包含电场能量和磁场能量。
电场的能量存在于电场的空间中，它应该可以用电场的量来表示。没错，单位空间体积内电场能量为 其中 为电场强度， 为介质电容率。对此式，下面浅色字体部分给出了一个简短的推理过程，不感兴趣可以跳过。
考虑最简单的均匀电场，它可通过平行板电容器获得。类比上述挖坑过程，设某次充电 ,此时电容器的电压为 ，则外力在此次充电时做功为 。
若将充电过程中外力反抗电场力所做功累计起来，就是获得的电能，即 设最后电压为 ，设电容器电容为 ，设每一次充电无限小，则上式为 根据电容定义 ，即 根据平行板电容器的电容表达式 考虑到 及 ，可知 这说明，单位体积内电场的能量，即能量密度为 对于电路，由于电流的磁效应，还有磁场，磁场能量密度与电场能量密度是类似的，即
其中 是磁场强度， 为介质磁导率。所以得电磁场能量密度就是
此式对一切电磁场都适用。因此，只要知道电磁场的分布情况，将其对空间积分，就得到电磁场能量的值。
讲到这里，有人会有这样的疑问：电池里面储存的是电能吗？如果是，也是存在于电池内外空间中吗？
这其实涉及电能的另一个问题：电能是如何被存储的？
提示：下面这一节与主线关系不是特别大，不感兴趣可以跳过。
03
电能的存储方式
很多人认为，储存电能的装置——电池，里面就装着电能，打开盖子就可以享用了。
其实，这是一种误解，电能并不一定以电能的形式存储，实际上，绝大多数情况下，都不是以电能的形式存储。
就拿化学电池来说，它存储的是化学能，在充电时，电能被转换成化学能，使用时，化学能又被转换成电能。
那么，电能有哪些常见的存储方式呢？
简单的说，主要有三大类。
第一类是直接以电磁能的形式存储。
如果你有办法将一堆正负电荷隔开一定距离放着，让它们日思夜想都无法汇合，那你就存储电能了。
莱顿瓶就是干这事的。如下图，内外各贴有一层锡箔的玻璃瓶，从外面伸入金属链将电荷引入，关上盖子，电荷就被装在瓶子里了，也就装了一瓶电能了。据说美国的那个冒险家富兰克林曾用莱顿瓶收集雷电的能量。
其实莱顿瓶就是一个平板电容器，两层锡箔就是两个导体板。电荷隔着玻璃相望，电场位于极板之间的空间中，所以电容器是真正的原装电能存储方式。
根据电流的磁效应，电流流过线圈时产生磁场，因而具有磁能。人们通过给超导线圈通电，将电能变成线圈的磁场能量而存储起来，这种技术成本极高，应用不多。
第二类就是前面提到的化学储能。
化学反应放出能量，例如蜡烛和柴草燃烧后放出热能。而化学电池能将反应放出的能量转换为电能。应用最为广泛的化学电池是锂电池，因为锂很轻，所以一块小小的锂电池可容纳不少能量，这是它能被广泛应用的原因之一。
第三类是存储为机械能。
例如水电站在用电低谷时，用水泵将水抽到高处，这就将电能转化为水的重力势能。等到用电高峰时，就放水发电。
