Пусть потенциал обкладки конденсатора, на которой находится заряд , равен , а потенциал обкладки, на которой находится заряд , . Энергия такой системы зарядов , то есть равна собственной энергии системы зарядов, где - напряжение между обкладками конденсатора, .
Рассмотрим плоский конденсатор. Энергия, заключенная в единице объема электростатического поля называется объемной плотностью энергии. Эта объемная плотность должна быть одинаковой во всех точках однородного поля, а полная энергия поля пропорциональна его объему. Известно, что , , тогда для энергии имеем: , но - объем электростатического поля между обкладками конденсатора, то есть . Тогда объемная плотность энергии однородного электростатического поля конденсатора равна , и определяется его напряженностью или смещением. В случае неоднородных электрических полей
Найдем энергию сферического конденсатора. На расстоянии от центра заряженного шара напряженность его электростатического поля равна . Рассмотрим бесконечно тонкий шаровой слой, заключенный между сферами радиусов и . Объем такого слоя: . Энергия слоя следовательно,
.
Тогда полная энергия заряженного шара равна:
,
где - радиус шара. Емкость шара , следовательно, - энергия электростатического поля сферического конденсатора равна его собственной энергии, так как заряженное тело потому и обладает электрической энергией, что при его зарядке была совершена работа против сил создаваемого им электростатического поля.