Qual è una potenziale differenza?
Una differenza potenziale è l'energia per unità di carica in un circuito elettrico. La differenza potenziale deve essere misurata tra due punti perché è generalmente poco pratico misurare il potenziale elettrico di un singolo punto. La differenza di potenziale di un punto in un circuito elettrico viene tipicamente fatta rispetto ad un potenziale di riferimento, come la terra comune.
La differenza potenziale è comunemente nota come tensione poiché i volt sono l'unità di misura standard per questa quantità. È anche storicamente noto come pressione e tensione. "Pressione" è un termine obsoleto per differenza potenziale, ma è ancora usato per fare riferimento a differenza potenziale nel contesto dell'elettronica del tubo a vuoto.
La tensione può anche essere vista come l'energia necessaria per spostare una carica tra i punti divisa per l'entità di quella carica. Questo totale di energia deve includere sia l'energia statica che dinamica richiesta per spostare la carica. Il calcolo della differenza potenziale diventa più accurato man mano che l'entità della carica misurata diminuisce.
Una quantità di differenza potenziale deve includere un segno a seconda della direzione in cui scorrono gli elettroni. La definizione di differenza potenziale presuppone che le particelle caricate positivamente si spostino verso tensioni più basse e le particelle caricate negativamente si spostino verso tensioni più elevate. Ciò significa che gli elettroni in un circuito scorrono da un punto di tensione superiore a un punto di tensione inferiore.
La descrizione della differenza potenziale utilizza spesso l'acqua come analogia per l'elettricità. Questa analogia presuppone che una pompa meccanica stia pilotando acqua attraverso un circuito chiuso di tubi. La differenza potenziale in questa analogia è la differenza nella pressione dell'acqua tra due punti nel circuito. L'acqua quindi scorrerà tra i due punti se c'è una differenza nella loro pressione, permettendo all'acqua di eseguire il lavoro. Allo stesso modo, un circuito elettrico può eseguire lavori solo se esiste una differenza di potenziale tra due punti nel circuito.
Vari strumenti misurano la differenza potenziale in base al loro metodo di funzionamento. Un voltmetro ha due conduttori, ognuno dei quali si collega a un punto nel circuito. Questo dispositivo misura la caduta di tensione attraverso un resistore fisso, che è proporzionale alla quantità di volt nel circuito.
Un potenziometro confronta una tensione sconosciuta con una tensione nota nel circuito. Un oscilloscopio amplifica la tensione nel circuito, che devia un fascio di elettroni. La quantità di deflessione è proporzionale alla tensione nel circuito. Un multimetro misura diverse quantità elettriche, inclusa la tensione.