由于电荷分离而造成的固液两相内部的电位差，称为表面电势，用Ψ₀表示。若溶液中某离子的浓度直接影响固体的表面电势Ψ₀，则该离子称为决定电势离子，例如AgI溶胶中的Ag 离子与I^-离子。溶液中的其他离子则称为不相干离子。斯特恩层中吸附离子的电性中心构成斯特恩平面，它与溶液内部之间的电势差称为斯特恩电势，一般用Ψ_d表示。在斯特恩层中电势自Ψ₀近似直线地变化至 Ψ_d。除了吸附的反离子之外，还有一部分溶剂（水）偶极子也与带电表面紧密结合，作为整体一起运动。因此在电动现象中固液两相发生相对运动时的滑动面是在斯特恩平面之外的溶液内某处。此滑动面与溶液内部的电位差称为电动电势或ζ电势。双电层中的电势变化如图所示。按以上模型，ζ电势应比Ψ_d略低，但只要溶液中电解质浓度不是很高，可以认为二者近似相等。

在扩散层中，电势随离表面距离的变化大致呈指数关系。对于平的带电表面，若Ψ₀不很高，则扩散层中的电势随离表面的距离x的变化可用图中式子表示。

Ψ=Ψ_d▪e^-Kx

式中K的倒数称为双电层厚度，与溶液内部各种离子浓度（单位体积中的离子数目）及价数Z_i的关系可用图中式子表示。