El potencial eléctrico (tensión)

Para explicar lo que és el potencial eléctrico primero hay que definir los conceptos de potencial y campo.

Sin recurrir a las matemáticas podemos decir que campo es la propiedad de los cuerpos para interactuar con otros sin que haya contacto físico.

Esto, que parece magia no lo és. Veamos, existen muchos tipos de campos pero se clasifican en escalares, vectoriales, tensoriales y espinoriales (sólo usaremos los dos primeros). Los escalares son aquellos en los que la influencia del campo se define sólo por un número y su unidad. Por ejemplo la temperatura de una habitación son 23ºC.

Un campo vectorial se caracteriza por tener una dirección y un sentido. Se define por un número, una dirección, un sentido y la unidad (lo que se llama vector). Por ejemplo el campo gravitatorio terrestre tiene una dirección (perpendicular a la superficie terrestre) y un sentido (hacia el centro de la Tierra), por tanto podría ser 9.8 (-y)m/s2

El -y es el vector que nos da la dirección y sentido. En este caso vertical y hacia abajo (coordenadas cartesianas).

Un cuerpo que esté inmerso en un campo cualquiera sufrirá un potencial. El potencial es la energía que posee el cuerpo por el sólo hecho de estar dentro del campo.

Ejemplo: Extendemos el brazo y colocamos un libro en nuestra mano. El libro está quieto, no se cae, pero tiene energía (nos pesa). ¿Cómo sabemos que tiene energía? -Porque si lo soltamos se cae. ¿Por qué el libro tiene energía? – Porque está dentro de un campo gravitatorio, es decir tiene un potencial.

En nuestro caso concreto, nos interesa el campo eléctrico. Funciona igual que el campo gravitatorio excepto por los agentes y naturaleza que lo crea. Serán las cargas eléctricas (protones y electrones) las que originan el campo y se atraen entre ellas.

Como habeis observado no hemos puesto ninguna fórmula matemática ni física, pero hay que destacar que la teoría de campos vectoriales es amplia y costosa.

¿Y todo este rollo para qué? – Pues para definir la variable tensión de un circuito eléctrico. La tensión o voltaje es la forma de llamar al potencial eléctrico entre dos puntos.

- Tensión eléctrica o voltaje: es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Su unidad es el voltio (V). Nunca es un valor absoluto, esto es, que está referido al segundo punto.

Un valor absoluto es aquel cuyo sistema de referencia es universal.

Ejemplo, la gravedad al nivel del mar.

Un valor relativo depende del sistema de referencia escogido.

Ej. Una pesona que mida 1.95m de estatura es ALTO si el sistema de referencia es la media de la población humana; sin embargo es BAJO si lo comparamos con una jirafa.

Por eso, la tensión eléctrica es un valor relativo, porque depende del punto respecto al que comparemos la tensión.

Ejercicio: En un circuito eléctrico tomo la medida de tensión en dos puntos a y b. Los valores que obtengo son Va= 5V y Vb=3V
¿Cúal es la tensión Vab?

Parece un ejercicio sencillo, pero vayamos con cuidado. La tensión medida Va es la diferencia de tensión entre el punto a y el punto de tensión cero. Idem de Vb. La hemos hallado de la siguiente forma.

Va – 0 = 5V – 0V = 5V

Vb – 0 = 3V – 0V = 3V

Muy fácil!!

Ahora pasamos a resolver el problema, hallar Vab, es decir la tensión entre los puntos a y b.

Va – Vb = 5V – 3V = 2V

Vab= 2V