La energía potencial electrostática $U$ de una carga $q$ en un punto con potencial eléctrico $V$ viene dada por la expresión:

Un protón tiene una carga positiva ($q > 0$). El campo eléctrico $\vec{E}$ apunta en la dirección en la que el potencial eléctrico disminuye más rápidamente. La fuerza eléctrica sobre una carga positiva es $\vec{F} = q\vec{E}$, por lo tanto, la fuerza sobre el protón tiene la misma dirección y sentido que el campo eléctrico.

Si el protón se mueve en sentido contrario al campo eléctrico, se está moviendo hacia regiones de mayor potencial eléctrico $V$. Dado que la carga del protón $q$ es positiva, y $U = qV$, un aumento en el potencial $V$ implica un aumento en la energía potencial electrostática $U$. Alternativamente, el campo eléctrico realiza un trabajo negativo sobre el protón al moverse en sentido contrario a la fuerza que ejerce el campo, y el trabajo realizado por el campo eléctrico es $W_E = - \Delta U$. Si $W_E < 0$, entonces $\Delta U > 0$. Por lo tanto, su energía potencial electrostática aumenta.

Cuando una carga se mueve en dirección perpendicular a un campo eléctrico uniforme, se mueve a lo largo de una superficie equipotencial. Esto significa que no hay cambio en el potencial eléctrico $V$ (es decir, $\Delta V = 0$). Como la energía potencial electrostática está dada por $U = qV$, si $V$ no varía, entonces $U$ tampoco varía ($\Delta U = q\Delta V = 0$). Otra forma de verlo es que la fuerza eléctrica $\vec{F} = q\vec{E}$ es perpendicular al desplazamiento. Por lo tanto, el trabajo realizado por el campo eléctrico es $W_E = \vec{F} \cdot \Delta \vec{r} = 0$, y como $W_E = - \Delta U$, la energía potencial electrostática no varía (permanece constante).