Lo zinco e il rame non creano una tensione più elevata del solo rame in un circuito. Infatti, lo zinco forma tipicamente il terminale negativo (anodo) di una cella voltaica quando accoppiato con il rame perché è più reattivo e subisce l'ossidazione più facilmente. La differenza di reattività tra i due metalli guida le reazioni elettrochimiche che generano tensione in una cella voltaica.

Quando zinco e rame sono collegati in un circuito, si verificano le seguenti reazioni:

1. Ossidazione sull'elettrodo di zinco (anodo):

Zn(s) → Zn^(2+) (aq) + 2e-

Gli atomi di zinco perdono due elettroni e si dissolvono nell'elettrolita come ioni di zinco caricati positivamente (Zn^(2+)). Questi elettroni diventano disponibili nel circuito.

2. Riduzione all'elettrodo di rame (catodo):

Cu^(2+) (aq) + 2e- → Cu(s)

Gli ioni rame nell'elettrolita ottengono due elettroni dal circuito e si depositano come atomi di rame sull'elettrodo di rame.

Questa reazione redox crea una differenza di potenziale tra gli elettrodi di zinco e rame. L'elettrodo di zinco si carica negativamente a causa degli elettroni in eccesso, mentre l'elettrodo di rame si carica positivamente a causa degli ioni rame che attraggono gli elettroni. Questa differenza di potenziale guida il flusso di elettroni nel circuito, generando una corrente elettrica.

L'intensità della tensione prodotta dipende dalla differenza di potenziale di riduzione tra i materiali dell'anodo e del catodo. In questo caso, il potenziale di riduzione standard di Zn^(2+) / Zn è -0,76 V, mentre quello di Cu^(2+) / Cu è +0,34 V. La tensione complessiva della cella è approssimativamente la differenza tra questi potenziali, che è di circa 1,1 V.

L'utilizzo di altri metalli con potenziali di riduzione standard più estremi può produrre uscite di tensione più elevate dalle celle voltaiche.