Voltaje

Que no es el voltaje

Para muchos el termino les ha salido al paso solo cuando se trata de una batería automotriz o se le un requerimiento de 120v en la etiqueta de un aparato eléctrico[1]. A diferencia de la corriente la cual es una variable del flujo de la carga y es mas o menos fácil de comprender, el voltaje es una variable de una parte a otra que requiere dos puntos para ser definida.

Energía

Energía, por definición, es la capacidad para realizar trabajo. si una masa(m) se eleva a cierta altura (h) por encima de un plano de referencia tendrá un coeficiente de energía potencial expresado en joiles (J) que esta determinado por:
W(enegia potenias) = mgh (joules, j)

¿Que es el voltaje?

El flujo de carga descrito en el post de la corriente se establece mediante presión extrema derivada que una masa tiene por virtud de su posición energía potencial.[2]
En la figura anterior, la acción química interna establecerá una acumulación de cargas negativas(electrones) sobre una terminal (la terminal negativa) y cargas positivas (protones) sobre la terminal positiva.
Con esto se establece un posicionamiento de las cargas que originan una diferencia de potencial entre las terminales. Si se conecta un conductor entre las terminales de la batería, los electrones en la terminal negativa tendrán suficiente energía potencial como para sobrepasarse a las colisiones con otras partículas en el conductor y la repulsión que se origina por cargas similares, para poder alcanzar la terminal positiva a la que son atraídos.
La carga puede elevarse a un mayor nivel de potencial mediante el gasto de energía de una fuente externa o puede perder energía potencial a medida que viaje a través de un sistema eléctrico. En todo caso se define como:
Se presenta una diferencia de potencial de 1 voltio (V) entre dos puntos si se intercambia 1 joule (j) de energía al mover 1 coulomb (C) de carga entre los dos puntos
De forma gráfica si se requiere un joule de energía para mover la carga de un coulomb (1 C) desde una posición x hasta una posición y, la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos sera de un volt (1 V).
Si la energía requerida para mover la carga de 1 coulomb se incrementa a 12 J debido a fuerzas adicionales de oposición, entonces la diferencia de potencial se incrementa a 12V
El voltaje es una seña de cuanta energía se encuentra involucrada en el movimiento de una carga entre dos puntos en un sistema eléctrico y de forma inversa mientras mas energía se encontrara disponible para mover cargas a través del sistema.

Su formula

Una diferencia de potencial o voltaje siempre se mide entre dos puntos en el sistema. al cambiar cualquier punto puede cambiar la diferencia de potencial entre los dos puntos bajo análisis
Las diferencia de potencial o el voltaje transversal entre dos puntos cualesquiera queda determinado por la siguiente ecuación:
V=WQ
donde
  • V = diferencia de potencial en voltios
  • W = energía disipada o absorbida en joules (J)
  • Q = carga media en coulombs

Notación en los circuitos eléctricos

  • E para fuentes de voltaje
  • V para caída de voltaje

Ejemplo de aplicacón

Ejemplo 1

Encuentre la diferencia de potencial entre dos puntos en un sistema eléctrico si se consumen 60 J de energía por una carga de 20 C entre dos puntos.
V=WQ=60 J20 C=3V

Ejemplo 2

Determine la energía consumida al mover una carga de 50uC mediante una diferencia de potencial de 6V.
W=Q*V=50x10-6C*6 V=300x10-6J=300μC

Referencias

[1] Fundamentos de electronca cuarta edicion. Robert L. Boylestady Louis Nashelsky 1997, Consultado noviembre 2018

[2] Introducción al analisis de circuitos, boylestad, 10th ed. Consultado noviembre 2018

Comentarios

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  • oscar
    Oscar Fernandez Alzate
    Son protones en las cargas positivas, gracias por el comentario para poder hacer la corrección
  • jovipa08
    jovipa08
    Cargas positivas (electrones) sobre la terminal positiva ?

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Oscar Fernandez Alzate

18, Noviembre 2018

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ELECTRONICA