Напряженность, силовая характеристика поля, и разность потенциалов, его энергетическая характеристика, связаны однозначно. Вычислим работу поля при малом перемещении заряда двумя способами:
A=qEΔlcosα=qE_lΔl;где α - угол между векторами напряженности и перемещения, E_l - проекция напряженности на перемещение.
A=-qΔφ.
Приравнивая, получаем:
E_lΔl=-Δφ=U.
Зная напряженность в каждой точке, можно вычислить разность потенциалов между любыми точками. Зная разность потенциалов между любыми точками, можно вычислить проекцию напряженности на направление между ними.
E_l=-Δφ/Δl=U/Δl.
Отсюда следует,что напряженность направлена в сторону убывания потенциала. Эта формула позволяет также определить вторую единицу напряженности - вольт на метр (В/м). 1В/м=1Н/Кл.

При перемещении заряда под прямым углом к линиям напряженности работа поля равна нулю, так как сила перпендикулярна перемещению. Следовательно, все точки поверхности, перпендикулярной в каждой точке линиям напряженности имеют одинаковый потенциал. Такие поверхности называют эквипотенциальными. Эквипотенциальные поверхности, как и силовые линии, позволяют наглядно представить электрическое поле.

Эквипотенциальные поверхности однородного поля - параллельные плоскости, точечного заряда - концентрические сферы. Поверхность любого проводника является эквипотенциальной, так как напряженность направлена перпендикулярно ей. Потенциал всех точек внутри проводника одинаков, потому что, раз напряженность поля в проводнике равна нулю, то равна нулю и разность потенциалов.

Разность потенциалов и напряженность являются количественными характеристиками поля. Напряженность более наглядна и указывает направление силы, действующей на заряд. Но разность потенциалов тоже имеет свои преимущества. Разность потенциалов легче измерить, чем напряженность. Потенциал - скаляр, поэтому задается одним числом, а напряженность - вектор, поэтому задается тремя числами - проекциями на оси кооординат. Многие процессы и величины (например, сила тока) определяются не силой, действующей со стороны поля, а его энергией и работой, то есть разностью потенциалов.