膜電位
PK、PNa、PClは、それぞれのイオンの透過係数であり、また、生体内においてはおおよそPK : PNa : PCl = 1 : 0.04 : 0.45程度であるので、
PNa = 0.04PK
PCl = 0.45PK
さらに前述の細胞内外のナトリウム・カリウムイオンおよび塩化物イオン濃度を代入すると、
E m = R T F ln  5.5 P K + 135 × 0.04 P K + 9 × 0.45 P K 150 P K + 15 × 0.04 P K + 125 × 0.45 P K {\displaystyle E_{m}={\frac {RT}{F}}\ln {\frac {5.5P_{K}\ +135\times 0.04P_{K}+9\times 0.45P_{K}}{150P_{K}+15\times 0.04P_{K}+125\times 0.45P_{K}}}}
E m = R T F ln  14.95 P K 206.85 P K = − 70.15 m V {\displaystyle E_{m}={\frac {RT}{F}}\ln {\frac {14.95P_{K}}{206.85P_{K}}}=-70.15mV}
となり、おおむね実測値となることがわかる。このとき、イオンxの透過係数(Px)の絶対値そのものは必要ない。透過係数はイオンのコンダクタンス(抵抗値の逆数)と密接に関わる量であるが、現実には算出は容易でない。
平衡電位を求めるためには、ドイツの化学者、ヴァルター・ネルンストによって導かれたネルンストの式を利用する。
E i o n = R T z F ln  [ i o n ] o [ i o n ] i {\displaystyle E_{ion}={\frac {RT}{z{\rm {F}}}}\ln {\frac {[ion]_{o}}{[ion]_{i}}}}
ただし、lnは自然対数(eを底とする対数)であり、他のパラメータは以下のとおりである。
R=気体定数(8.31J/mol/K)
T=絶対温度(°C+273)
z=イオンの荷数
F=ファラデー定数(1molあたりの電荷、96500クーロン/mol)
[ion]o=細胞外のイオン濃度
[ion]i=細胞内のイオン濃度
ここで哺乳類の体細胞における1価の陽イオンに限って考えれば、Z=1、T=37+273=310を代入して;
E i o n = 26.7 ln  [ i o n ] o [ i o n ] i {\displaystyle E_{ion}=26.7\ln {\frac {[ion]_{o}}{[ion]_{i}}}}
となり、平衡電位は膜内外のイオン濃度(厳密には活量)によってのみ決定されていることがわかる。このことは二つの意味で重要である。ひとつは、平衡電位は膜電位によって影響されないということである。様々なイオンの平衡電位の総和は、膜電位を決める重要な要素であるが、平衡電位そのものが膜電位に影響を受けることはない。もうひとつは、その様々な他のイオンの存在にも関係なく、平衡電位は決まるということである。