興奮性細胞の細胞膜にある能動輸送ポンプは、細胞内から細胞外へ３つナトリウムイオンを運び、同時に２つのカリウムイオンを細胞内へ移動させる。このイオンポンプはATPをエネルギー源としているため、sodium-potassium-activated adenosine triphosatase（Na+-K+ ATPase）と呼ばれる。
このポンプによって形成される細胞内外でのイオン濃度の差と、これを解消しようとする電気的エネルギーによって、細胞内外に電位差が発生する。これを膜電位と呼び、特に非興奮時（physiological condition）の膜電位を静止膜電位（Resting Membrane Potential: RMP）とよぶ。細胞膜電位はGoldman-Hodgkin-Katsの平衡式によって求められるが、各イオンの相対的透過性（permeability）の違いが大きな要素となる。