¿Qué es una diferencia potencial?

Una diferencia potencial es la energía por unidad de carga en un circuito eléctrico. La diferencia de potencial debe medirse entre dos puntos porque generalmente no es práctico medir el potencial eléctrico de un solo punto. La diferencia de potencial de un punto en un circuito eléctrico se hace típicamente con respecto a un potencial de referencia, como la tierra común.

La diferencia de potencial se conoce comúnmente como voltaje porque los voltios son la unidad de medida estándar para esta cantidad. También se conoce históricamente como presión y tensión. "Presión" es un término obsoleto para diferencia de potencial, pero todavía se usa para referirse a la diferencia de potencial dentro del contexto de la electrónica de tubos de vacío.

El voltaje también puede verse como la energía necesaria para mover una carga entre puntos divididos por la magnitud de esa carga. Este total de energía debe incluir tanto la energía estática como la dinámica requerida para mover la carga. El cálculo de la diferencia de potencial se vuelve más preciso a medida que la magnitud de la carga medida se vuelve más pequeña.

Una cantidad de diferencia de potencial debe incluir un signo dependiendo de la dirección en la que fluyen los electrones. La definición de diferencia de potencial supone que las partículas cargadas positivamente se mueven hacia voltajes más bajos y las partículas cargadas negativamente se mueven hacia voltajes más altos. Esto significa que los electrones en un circuito fluyen desde un punto de mayor voltaje a un punto de menor voltaje.

La descripción de la diferencia potencial con frecuencia usa el agua como analogía para la electricidad. Esta analogía supone que una bomba mecánica conduce agua a través de un circuito cerrado de tuberías. La diferencia de potencial en esta analogía es la diferencia en la presión del agua entre dos puntos en el circuito. Por lo tanto, el agua fluirá entre los dos puntos si hay una diferencia en su presión, permitiendo que el agua realice el trabajo. Del mismo modo, un circuito eléctrico puede realizar trabajo solo si existe una diferencia de potencial entre dos puntos en el circuito.

Varios instrumentos miden la diferencia de potencial según su método de operación. Un voltímetro tiene dos cables, cada uno de los cuales se conecta a un punto en el circuito. Este dispositivo mide la caída de voltaje a través de una resistencia fija, que es proporcional a la cantidad de voltios en el circuito.

Un potenciómetro compara un voltaje desconocido con un voltaje conocido en el circuito. Un osciloscopio amplifica el voltaje en el circuito, que desvía un haz de electrones. La cantidad de desviación es proporcional al voltaje en el circuito. Un multímetro mide varias cantidades eléctricas, incluido el voltaje.