O que é uma diferença potencial?

Uma diferença de potencial é a energia por unidade de carga em um circuito elétrico. A diferença de potencial deve ser medida entre dois pontos, porque geralmente é impraticável medir o potencial elétrico de um único ponto. A diferença de potencial de um ponto em um circuito elétrico é normalmente feita em relação a um potencial de referência, como o terra comum.

A diferença de potencial é comumente conhecida como tensão, porque os volts são a unidade de medida padrão para essa quantidade. Também é conhecido historicamente como pressão e tensão. "Pressão" é um termo obsoleto para diferença de potencial, mas ainda é usado para se referir à diferença de potencial no contexto da eletrônica dos tubos de vácuo.

A tensão também pode ser vista como a energia necessária para mover uma carga entre pontos divididos pela magnitude dessa carga. Esse total de energia deve incluir a energia estática e dinâmica necessária para mover a carga. O cálculo da diferença de potencial se torna mais preciso à medida que a magnitude da carga medida se torna menor.

Uma quantidade de diferença de potencial deve incluir um sinal, dependendo da direção na qual os elétrons estão fluindo. A definição de diferença de potencial assume que partículas carregadas positivamente se movem em direção a tensões mais baixas e partículas carregadas negativamente se movem em direção a tensões mais altas. Isso significa que os elétrons em um circuito fluem de um ponto de tensão mais alta para um ponto de tensão mais baixa.

A descrição da diferença de potencial freqüentemente usa a água como uma analogia para a eletricidade. Essa analogia pressupõe que uma bomba mecânica esteja conduzindo a água através de um circuito fechado de tubulações. A diferença de potencial nessa analogia é a diferença na pressão da água entre dois pontos no circuito. Portanto, a água fluirá entre os dois pontos se houver uma diferença na pressão, permitindo que a água realize o trabalho. Da mesma forma, um circuito elétrico pode realizar trabalhos apenas se existir uma diferença de potencial entre dois pontos no circuito.

Vários instrumentos medem a diferença de potencial, dependendo do método de operação. Um voltímetro possui dois condutores, cada um dos quais se conecta a um ponto no circuito. Este dispositivo mede a queda de tensão através de um resistor fixo, que é proporcional à quantidade de volts no circuito.

Um potenciômetro compara uma tensão desconhecida com uma tensão conhecida no circuito. Um osciloscópio amplifica a tensão no circuito, que desvia um feixe de elétrons. A quantidade de deflexão é proporcional à tensão no circuito. Um multímetro mede várias quantidades elétricas, incluindo tensão.