Capítulo 09: Tensión, Voltaje o Diferencia de Potencial

Tensión, Voltaje o Diferencia de Potencial

Vamos primero a realizar algunas definiciones.

Elemento de circuito

Objeto de cualquier forma con dos terminales a las cuales se pueden conectar otros elementos.

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Camino para la Corriente y la Carga

Hay dos caminos por los cuales puede entrar o salir el flujo de carga. En términos técnicos, este flujo es la corriente eléctrica (I), que es la cantidad de carga (Q) que pasa por unidad de tiempo.

Imagina que por la terminal A entra la corriente (I) que transporta la carga (Q) a través del elemento y sale por la terminal B.

  • Nota Aclaratoria: Aunque en física se distingue entre la corriente (el flujo, medido en Amperios) y la carga (la cantidad de electrones, medida en Coulombs), a nivel conceptual introductorio, la analogía se centra en la carga porque es el objeto físico (el electrón) el que requiere energía para moverse.

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El Gasto de Energía

Imagina también que el paso de esta carga (Q) a través del elemento requiere un GASTO DE ENERGÍA. Entonces, se dice que entre las dos terminales existe un VOLTAJE ELÉCTRICO, una TENSIÓN o una DIFERENCIA DE POTENCIAL entre las terminales A y B del elemento.

Voltaje

Por lo tanto, el voltaje (o diferencia de potencial) entre un par de terminales es una medida del trabajo requerido para mover una carga eléctrica a través del elemento o dispositivo. Se expresa matemáticamente como:

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Específicamente, se define el voltaje entre los extremos del elemento como el trabajo requerido para mover una carga positiva de un culombio (C) desde una terminal a la otra a través del dispositivo.

Unidad de voltaje

La unidad de voltaje es el VOLTIO (V), que es igual a 1 Joule / C, y se representa por V o v. Mayúsculas para constantes, y minúsculas para variables.

La unidad de voltaje es el Voltio (V), que es igual a un Joule por Culombio (J/C) y se representa con V (mayúscula para constantes) o v (minúscula para variables).

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Voltaje y Corriente

Entre un par de terminales puede existir un voltaje aun cuando entre ellas fluya o no una corriente. Por ejemplo, una batería de automóvil tiene un voltaje constante de 12 voltios entre sus terminales, aunque no haya nada conectado a la batería y, por lo tanto, no fluya corriente.

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La energía que se gasta al forzar a las cargas a pasar a través del elemento debe aparecer en algún lugar, debido al principio de conservación de la energía. Esta energía se almacena o se transforma en energía calórica, acústica, lumínica, etc.

Convención de signos: polaridad del voltaje

Se elige el signo del voltaje de la terminal A con respecto a la terminal B. Si a través de la terminal A entra una corriente positiva, y si una fuerza externa tiene que gastar energía para establecer esta corriente a través del elemento, entonces la terminal A es positiva respecto a B. La POLARIDAD del voltaje se indica por medio de un par de signos más-menos.

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Es esencial que te des cuenta que el par de signos más-menos no indican la polaridad real del voltaje, sino que son solo una convención que permite hablar del voltaje entre terminales.

La definición de todo voltaje debe incluir un par de signos más-menos y una magnitud, y la definición de una corriente deben incluir una flecha y una magnitud.

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Casos de Polaridad del Voltaje y Corriente

Veamos las diferentes situaciones de polaridad del voltaje y la dirección de la corriente en un circuito. Para entenderlo bien, vamos a desglosarlo paso a paso.


Conceptos Clave

  • Voltaje (o tensión): Es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, A y B. Se mide en voltios (V) y tiene una polaridad, donde un punto es positivo (+) y el otro es negativo (-).

  • Corriente: Es el flujo de carga eléctrica que pasa por un conductor entre dos puntos. Se mide en amperios (A) y se indica con una flecha que muestra su dirección.


1. Caso 1: Consumo Estándar (Blob Azul)

  • Descripción: En este primer caso, el voltaje entre los puntos A y B es de 5 V, lo que significa que el punto A está a un potencial más alto que el punto B.

  • Corriente: La corriente de 2 A fluye de A hacia B, siguiendo la dirección natural del polo positivo.

  • Interpretación: La corriente fluye del punto de mayor potencial al de menor potencial. El elemento está consumiendo o absorbiendo energía (P > 0) y sigue la Convención Pasiva de Signos.


2. Caso 2: Suministro de Potencia (Blob Amarillo)

  • Descripción: Aquí, el voltaje es -5 V, lo que indica que el punto A está a un potencial más bajo que el punto B.

  • Corriente: Sin embargo, la corriente sigue siendo de 2 A y fluye de A hacia B.

  • Interpretación: La polaridad del voltaje se invierte, pero la dirección de la corriente se mantiene igual. Esto indica que el elemento está suministrando o forzando corriente (Elemento Activo), como una fuente o una batería.


3. Caso 3: Elemento Activo – Descarga (Blob Naranja)

  • Descripción: En este caso, volvemos a tener 5 V entre A y B, pero la corriente de 2 A fluye ahora en la dirección opuesta, de B hacia A.

  • Interpretación: Aquí la corriente fluye en contra de la polaridad del voltaje (del polo negativo al positivo). Esto significa que el elemento está suministrando energía y puede ser un proceso de descarga de una batería o una fuente.


4. Caso 4: Consumo por Doble Negación (Blob Rosa)

  • Descripción: El voltaje se define con el signo menos (-) en A y el más (+) en B, con un valor de -5 V. Esta doble inversión significa que el punto A está, en realidad, a un potencial más alto que el punto B.

  • Corriente: La corriente de 2 A fluye de A hacia B, siguiendo el camino del potencial mayor (A) al potencial menor (B).

  • Interpretación: Esta configuración es físicamente idéntica al Caso 1 (doble negación). El elemento está consumiendo o absorbiendo energía (P > 0) y cumple con la Convención Pasiva de Signos.


En el contexto de los diagramas de circuitos que hemos estado revisando (el blob azul, amarillo, naranja y rosa), la palabra «Blob» significa Elemento de Circuito Genérico o «Caja Negra».

Su significado específico en esta materia es:

  • Elemento Desconocido: El «blob» es una representación visual de cualquier componente eléctrico que tenga dos terminales (puntos A y B).

  • Propósito del Análisis: Se utiliza para estudiar la relación entre la polaridad del voltaje y la dirección de la corriente a través de sus terminales, sin importar si internamente es una resistencia, una batería, un capacitor o cualquier otro componente.

  • Traducción literal: En inglés, blob significa una mancha, masa, o gota sin forma definida. En este caso, la figura ovalada de color es simplemente esa «mancha» que contiene el elemento bajo análisis.

Cada color de «blob» que vimos representa una Convención de Signos diferente para medir la potencia absorbida o suministrada por ese elemento.

Resumen General

Esta serie muestra que la relación entre la polaridad del voltaje y la dirección de la corriente depende de las características y condiciones del circuito. Es esencial considerar tanto la magnitud como la dirección de estos dos parámetros al analizar la potencia.

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  1. Estructura atómica y electrones libres.

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  1. Diferencia de potencial

La distancia del núcleo al electrón más exterior de cualquier átomo es siempre un angstrom. Vea más en:

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  1. Corriente eléctrica: efectos al atravesar el organismo humano

Efectos de la corriente: Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, et c.), hasta la muerte por fibrilación ventricular.

Una persona se electriza cuando la corriente eléctrica circula por su cuerpo, es decir, cuando la persona forma parte del circuito eléctrico, pudiendo, al menos, distinguir dos puntos de contacto: uno de entrada y otro de salida de la corriente. La electrocución se produce cuando dicha persona fallece debido al paso de la corriente por su cuerpo.

La fibrilación ventricular consiste en el movimiento anárquico del corazón, el cual, deja de enviar sangre a los distintos órganos y, aunque esté en movimiento, no sigue su ritmo normal de funcionamiento. Vea más en:

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  1. Efecto antitumoral de la corriente eléctrica directa.

La dosis de corriente eléctrica directa utilizada en ambos tumores fue de 5 mA durante 30 min. En los 2 grupos tratados se observó un aumento del tiempo de doblaje y una disminución significativa del volumen de los tumores con respecto a sus grupos controles. Se concluyó que la corriente eléctrica directa tiene un efecto antitumoral, independientemente del modelo tumoral utilizado…Vea más en

http://bvs.sld.cu/revistas/onc/vol17_3_01/onc06301.pdf

2 respuestas a Capítulo 09: Tensión, Voltaje o Diferencia de Potencial

  1. Avatar de raul raul dijo:

    buenas tardes.

    Bueno llevo la materia de circuitos electronicos y estoy buscando ejemplos para resolver circuitos, me piden calcular el voltaje. mediante usando el divisor de tencion y divisor de corriente. y no veo ningun ejemplo asi

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