Fundamentos de Electricidad y Ley de Ohm
Potencial y Presión Hidráulica
Energía en espera
Una batería nueva contiene energía química almacenada, lista para ser utilizada. Es energía potencial. No hace nada hasta que la conectas a un dispositivo. Una vez conectada, esa energía potencial química se convierte en energía potencial eléctrica, creando una presión que empuja a los electrones a moverse.
Imagina un sistema de agua con dos tanques, uno en el suelo y otro en una torre alta. Una bomba realiza el trabajo de mover el agua desde el tanque inferior hasta el superior. El agua en el tanque elevado ahora tiene energía potencial gravitacional. No está haciendo nada todavía, pero la presión está ahí, esperando ser liberada.
Esta presión, creada por la diferencia de altura entre los tanques, es análoga al voltaje en un circuito eléctrico. El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. No es algo que fluya; es la fuerza o presión que impulsa a las cargas eléctricas, los electrones, a través de un conductor.
Agua = Carga Presión = Voltaje Flujo = Corriente
Midiendo la presión
La unidad de medida del voltaje es el voltio, en honor a Alessandro Volta, el inventor de la primera batería química. Un voltio representa la cantidad de trabajo o energía necesaria para mover una unidad de carga eléctrica entre dos puntos.
Para medir el voltaje, utilizamos un instrumento llamado multímetro. Pensemos de nuevo en nuestra analogía del agua. Para medir la presión, necesitarías dos puntos de referencia: la parte superior del tanque de agua y la parte inferior. De manera similar, para medir el voltaje, siempre se miden dos puntos en un circuito para encontrar la diferencia de potencial entre ellos.
Voltaje
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La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, que se expresa en voltios. Es la presión de una fuente de energía de un circuito eléctrico que empuja los electrones cargados (corriente) a través de un lazo conductor.
Si mides el voltaje a través de los terminales de una batería que no está conectada a nada (un circuito abierto), estás midiendo su potencial total, como medir la presión en una manguera con la boquilla cerrada. Cuando la batería está en un circuito cerrado, como al encender una linterna, el voltaje impulsa la corriente a través de la bombilla. Medir el voltaje a través de la bombilla te mostrará cuánta "presión" eléctrica se está utilizando para encenderla.
La bomba de agua en nuestra analogía es la fuente de energía, como una batería o un enchufe de pared. La batería no crea electrones; simplemente los "bombea" a un nivel de energía más alto, creando la presión (voltaje) necesaria para que fluyan cuando se completa un circuito y realicen un trabajo.
Potencial en la práctica
La clave es recordar que el voltaje es siempre una medida relativa entre dos puntos. No se puede hablar del voltaje en un solo punto sin una referencia. Por convención, a menudo usamos la "tierra" como nuestro punto de referencia de cero voltios, similar a cómo usamos el nivel del mar como referencia para la elevación.
En un circuito simple con una batería y una resistencia, el terminal positivo de la batería tiene un potencial eléctrico más alto que el terminal negativo. Esta diferencia es lo que constituye el voltaje de la batería. Cuando conectas la resistencia, el voltaje empuja la corriente desde el potencial más alto al más bajo a través de la resistencia.
El voltaje no fluye. El voltaje empuja.
Es esta "presión" la que realiza el trabajo en un circuito, ya sea encender una pantalla, hacer girar un motor o cargar tu teléfono. Sin una diferencia de potencial, los electrones no tienen motivación para moverse, y no pasa nada.
En la analogía del sistema de agua utilizada en la explicación, ¿a qué es análogo el voltaje?
El voltaje es una medida relativa que siempre se mide entre dos puntos.
