یک واکنش الکتروشیمیایی یک الکترونی بین دو گونه فاز محلول را می توان به عنوان کاهش نوشت 
.
.گاو و قرمز به ترتیب نشان دهنده اشکال اکسید شده و احیا شده گونه های شیمیایی هستند.
کلی ترین معادله برای توصیف سرعت این واکنش در حین انجام آن در سطح الکترود، معادله الکتروتحلیلی باتلر-ولمر است :
(4-15)
که در آن k 0 ثابت سرعت ناهمگن (واحد SI: m/s) و αc ضریب انتقال (کاتدی) (بدون بعد) است. برای کاهش یک الکترون، ضرایب انتقال آندی و کاتدی به صورت زیر مرتبط می شوند .
هنگامی که جریان صفر است، معادله الکتروتحلیلی باتلر-ولمر را می‌توان به معادله ترمودینامیکی نرنست که غلظت‌های تعادلی گونه‌های واکنش‌دهنده را مرتبط می‌کند، بازآرایی کرد:
در جایی که شار گونه‌های واکنش‌دهنده در مقایسه با غلظت این گونه‌ها ناچیز است، غلظت‌ها تقریباً ثابت هستند ( c Red ~ c Ox ~ c ). این معادله 4-15 را به معادله باتلر-ولمر که بر حسب چگالی جریان مبادله ای i 0 نوشته شده است (واحد SI: A/m 2 ) تبدیل می کند:
سپس چگالی جریان مبادله i 0 (واحد SI: A/m 2 ) با ثابت نرخ ناهمگن به صورت 
.
.
