曾經聽說過所謂五度空間就是正電與負電(陰與陽)的相對世界(光是四度空間的時間概念，就已經讓人難以理解)，其提出主要在於試圖解釋關於電磁力與機率的問題，但也說明了電(磁)的重要性。就多數人而言，已經很難想像要生活在完全沒有電的世界裡，有趣的是人體的每一個細胞也都必須活在有電位差異的情況之下，也就是存在有細胞膜電位；在一般情況下細胞內的電位為負(相對於細胞外)，電位約為 -70 mV。由於一般乾電池的電壓約為1.5V，而約22顆串聯的細胞就可提供相當於一顆乾電池的電壓，因此科學家很早就希望能製造出實用的生物電池。實際上在大自然中，電鰻(electric eel)就是一個標準的生物電池模式，它可產生約500V及1A的瞬間電壓及電流，用以擊昏獵物。(一般車用電池為12V)
人是多細胞生物，每一個細胞都生活在與其他細胞所共同營造的胞外環境之中，並由一層細胞膜與外在的環境分隔(就如同一間房子有牆壁與外界隔絕)。細胞膜的本質是細胞外圍的兩層特別的油脂膜及其中鑲嵌的蛋白質(接受器、離子通道、運輸蛋白、黏著蛋白、或是蛋白酶)和膽固醇等(醣類主要鍵結在蛋白質及脂肪上)。細胞膜的油脂主要是磷脂質(phospholipids)，成分為磷酸、甘油、脂肪酸(一般包括一條不飽和脂肪酸及一條飽和脂肪酸)、及一個有機分子(包括膽鹼、肌醇、絲氨酸、乙醇胺等)。最近很夯的飲食健康油，如奧米加三(omega-3)不飽和脂肪酸：主要包括二十二碳六烯酸(DHA)、二十碳五烯酸(EPA)、亞麻酸等，其實也不過就是細胞膜磷脂質的成分之ㄧ。
因為大多數的人體細胞並不能自行快速移動並進行吞噬作用，因此為了維持細胞的生理功能(活下去所必須的養分吸收與廢物排除，神經與肌肉細胞的電位傳遞與收縮，以及各器官細胞的正常功能等)，細胞必須維持細胞內外離子(尤其是陽離子)的濃度差，以利用離子由高濃度往低濃度(以及陽離子往負電位、陰離子往正電位)流動的電化學梯度(electrochemical gradient)帶動物質的移動。電磁波對人體的可能影響，就立足於其所產生的電磁場可能會影響細胞帶電物質(主要是蛋白質及離子)的行為，因而改變細胞的生理功能(最多人云亦云的說法是會產生癌細胞)。其實至今仍無科學證據，能證實大哥大或是高壓電可以明顯改變細胞行為(許多人的過度畏懼，其實是不必要的)；個人就曾實驗在培養神經細胞的同時給予一定電磁場，結果並沒有發現任何異常生長變化。(也可能是需要超長時間或是超高電磁場才會發生影響吧!)
細胞膜電位的維持是需要消耗能量的，其中最重要的維持機制是細胞膜上的鈉-鉀幫浦(sodium-potassium pump；一種主動運輸蛋白)，它會消耗腺苷三磷酸(ATP)並將細胞內的鈉離子運輸至細胞外，並同時將細胞外的鉀離子運輸至細胞內(比例上為3個鈉離子出，比上2個鉀離子進)，因而可維持胞內高濃度的鈉離子及胞外高濃度的鉀離子環境，並衍生出細胞內外的電位差。實際上，由於細胞外有高濃度的鈉離子並且細胞內有負的電位(依據電化學梯度原理帶正電的鈉離子會有較高的電化學力往細胞內擴散)，因此某些細胞即是利用鈉離子進入細胞的同時，將葡萄糖及胺基酸等營養物質吸收入細胞內(需要同向運輸蛋白)，或將鈣離子及氫離子等排出細胞外(需要反向運輸蛋白)。
人體大多數的細胞膜電位是穩定的，以提供一個穩定的生存環境。但神經及肌肉細胞(稱為可興奮性細胞；excitable cells)的膜電位卻可以隨著生理情況而改變。可興奮性細胞的膜電位，依不同情況可分為三大類：
一、靜止膜電位(resting membrane potential)：
靜止膜電位為神經及肌肉細胞未興奮狀態下的膜電位(與其他細胞的膜電位相似)，一般會接近於鉀離子的平衡電位。所謂平衡電位就是當細胞膜內外的某離子有濃度差異時，如果給予一個特定的細胞膜內外電位差，並造成該離子不再有淨移動(平衡)時，就稱之為該離子的平衡電位(equilibriun equation)；如果已知某離子的細胞內外濃度時，可以利用能斯特公式(Nerst equation)來計算其平衡電位，在一般情況下，鉀離子的平衡電位約為 -80mV，鈉離子的平衡電位約為 +40mV。細胞的靜止膜電位會接近鉀離子的平衡電位，是因為在一般情況下鉀離子(相對於其他陽離子)的細胞膜通透性較好；因此膜電位會趨近鉀離子平衡電位，以減低鉀離子的移動。學理上，靜止膜電位可由哥德曼公式(Goldman equation)求得。
二、階梯性電位(graded potential)：
在神經及肌肉細胞受刺激的狀態下，一般為神經傳導物質(neurotransmitter)對某離子通道的啟閉作用，造成局部細胞膜對該離子通透性的改變，而發生局部膜電位的改變。一般而言，當鈉離子通透性增加時會使細胞膜電位趨正(去極化；depolarization)，常見的例子為興奮性突觸後電位(excitatory postsynaptic potential)及終板電位(end-plate potential)；當鉀離子通透性增加時會使細胞膜電位趨更負(過極化；hyperpolarization)，常見的例子為抑制性突觸後電位(inhibitory postsynaptic potential)；當氯離子通透性增加時細胞膜電位大多不變，但細胞的可興奮性(產生動作電位的機率)會降低，因為其可降低附近興奮性突觸後電位的大小。階梯性電位的特點為具有時間加成(temporal summation；同一位置相近時間發生的階梯性電位可相加減)及空間加成(spatial summation；相近位置發生的階梯性電位可相加減)的現象。
三、動作電位(action potential)：
在特定生理情況下，神經及肌肉細胞的細胞膜電位可以由負變為正(趨近於鈉離子的平衡電位)再復原，此一特定的電位變化稱之為動作電位；主要發生原因是因為細胞膜對鈉離子的通透性突然增加再終止(其中亦包括接著的鉀離子及氯離子的通透性增加再終止)所造成。動作電位的發生，一般需先有階梯性電位的產生，當加成作用使局部膜電位差異減小到一定程度時(此時之膜電位稱為閾值；threshold)，會造成細胞膜上的特殊電位依賴性鈉離子通道(voltage-dependent sodium channel)忽然打開，使細胞膜電位急速趨向鈉離子平衡電位而引發動作電位。動作電位的特點為在正常生理情況下，個別細胞的動作電位一旦產生就會是專一且不變的形式，即所謂全有或全無(all or none)現象，並且動作電位能傳導到細胞膜的每一個角落。一般引發神經動作電位的主要神經傳導物質是麩胺酸(glutamate)，而發生動作電位的位置是在神經軸丘(axon hillock)；引發骨骼肌動作電位(每產生一次動作電位，就發生一次收縮)的神經傳導物質是乙醯膽鹼(acetylcholine)，而發生動作電位的位置是在終板(end plate)。
由於可興奮性細胞必須由靜止膜電位升高到閾值，才能引發動作電位，並產生生理作用，因此如果能延緩某細胞的靜止膜電位升高到閾值的時間(降低階梯性電位升高的可能性；probability)，就可以抑制其生理反應的發生，反之亦然。舉例而言，如自主神經系統對心跳的影響(心臟細胞每產生一次動作電位，就發生一次心跳)，當刺激副交感神經(或抑制交感神經)時，可降低心臟細胞由靜止膜電位升高到閾值的速率，結果心跳就會減緩。另一方面，如臨床上的電解質不平衡疾病，主要就是因為細胞外(血中)鉀或鈉離子的濃度改變，結果改變了神經與肌肉細胞的膜電位，而引發一定的病症；一般最先出現病癥的器官是心臟，再來是大腦。由於所有的神經及肌肉細胞都是利用動作電位來傳導訊息，因此利用各種藥物阻斷或興奮其動作電位的發生及傳導，就可以改變神經及肌肉系統的生理功能。
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