Tensión eléctrica
La tensión eléctrica, también llamada diferencia de potencial o voltaje, es la diferencia de potencial eléctrico provocada por la acumulación de cargas en un punto o en un material. Es la "presión" que empuja a los electrones a moverse por un circuito. En este post te explico, con dibujos de átomos, de dónde sale la tensión, cómo se carga un material, en qué unidad se mide, cómo se mide con un multímetro y algunos ejemplos de la vida diaria.
Repaso: el átomo y sus cargas
Todo material está formado por átomos. En el núcleo están los protones, con carga positiva, y alrededor giran los electrones, con carga negativa. Un átomo es neutro cuando tiene la misma cantidad de protones que de electrones: las cargas se cancelan. Los protones no se mueven del núcleo, pero los electrones, sobre todo los de las capas externas, pueden pasar de un átomo a otro. Ahí está la clave de la electricidad.
Material con carga positiva
Si a un material se le quitan electrones, su carga eléctrica total será positiva. Hay que recordar que se le están quitando electrones (carga negativa) a un átomo neutro. Esto hace que el átomo ya no sea neutro sino que tenga carga positiva.
En el diagrama, el átomo tiene 6 protones (+6) y 4 electrones (−4). La carga total es +6 − 4 = +2: carga positiva.
Material con carga negativa
Si ahora al material se le agregan electrones (tiene más de los que tiene cuando es neutro), su carga total será negativa.
En este caso el átomo tiene 6 protones (+6) y 8 electrones (−8). La carga total es +6 − 8 = −2: carga negativa.
¿Qué es entonces la diferencia de potencial?
Si se tienen dos materiales con diferentes niveles o tipos de carga, se dice que hay una diferencia de potencial entre ellos. Los electrones "quieren" ir de donde sobran (lado negativo) hacia donde faltan (lado positivo). Si unimos los dos materiales con un conductor, los electrones se mueven: eso es la corriente eléctrica.
Una buena analogía es el agua: la tensión es como la diferencia de nivel entre dos tanques. Mientras mayor la diferencia de altura, mayor la presión y más fuerte fluye el agua por el tubo que los une. Si los dos tanques están al mismo nivel, no hay flujo, aunque estén llenos de agua.
Por eso la tensión siempre se mide entre dos puntos. Decir "este punto tiene 5 V" en realidad significa "5 V respecto a la referencia" (normalmente la masa o tierra, a la que asignamos 0 V).
¿Cómo se carga un material?
Para cargar de alguna manera los materiales es necesario aplicar energía al átomo. Hay varios métodos:
| Método | Ejemplo |
|---|---|
| Por frotamiento | Frotar un globo con el cabello; la electricidad estática |
| Por presión | Cristales piezoeléctricos, como los encendedores de chispa de las estufas |
| Por calor | Termopares, usados en termómetros industriales |
| Por magnetismo | Generadores y alternadores (un imán que se mueve cerca de una bobina) |
| Por acción química | Pilas y baterías |
A estos métodos se suma la luz, que es el principio de los paneles solares (efecto fotovoltaico).
La unidad: el voltio
La unidad en que se mide la diferencia de potencial es el voltio (V), en honor a Alessandro Volta, inventor de la pila. Un voltio equivale a un julio de energía por cada culombio de carga: 1 V = 1 J/C. Es decir, la tensión indica cuánta energía recibe cada carga al pasar de un punto al otro.
Múltiplos y submúltiplos
- 1 kilovoltio (kV) = 1000 V — líneas de transmisión eléctrica
- 1 milivoltio (mV) = 0,001 V — señal de un micrófono
- 1 microvoltio (µV) = 0,000001 V — señales del cerebro (EEG)
Ejemplos de tensiones comunes
| Fuente | Tensión típica |
|---|---|
| Pila AA | 1,5 V |
| Puerto USB | 5 V |
| Batería de 9 V | 9 V |
| Batería de carro | 12 V (12,6 V cargada) |
| Tomacorriente en Colombia | 120 V alterna |
¿Cómo se mide la tensión?
- Pon el multímetro en voltios: V⎓ para continua o V~ para alterna.
- Elige una escala mayor a la tensión esperada (si no es autorrango).
- Conecta las puntas en paralelo con el elemento: roja al punto positivo, negra al negativo o a masa.
- Si la lectura sale negativa, las puntas están invertidas; no pasa nada.
Errores comunes
- Confundir tensión con corriente: la tensión es el "empuje"; la corriente es el flujo de cargas (en amperios).
- Medir tensión con el multímetro en la posición de corriente: puede quemar el fusible del instrumento.
- Decir "potencia" en lugar de "potencial": son conceptos diferentes.
Notas de seguridad
Las tensiones bajas (pilas, USB, 12 V) son seguras al tacto. Pero la tensión del tomacorriente (120 V) puede ser mortal: nunca midas la red sin conocimiento, usa puntas en buen estado y un multímetro de categoría adecuada (CAT II o superior).
Preguntas frecuentes
¿Tensión y voltaje son lo mismo?
Sí, son sinónimos de diferencia de potencial.
¿Puede haber tensión sin corriente?
Sí. Una pila guardada tiene 1,5 V entre sus terminales aunque no circule corriente.
¿Por qué un pájaro no se electrocuta en un cable de alta tensión?
Porque sus dos patas están en el mismo cable, al mismo potencial: no hay diferencia de potencial entre ellas.
Para profundizar, lee sobre la carga eléctrica y la electricidad y estructura de la materia.
Conclusión
La tensión eléctrica aparece cuando hay una diferencia de carga entre dos puntos: un lado con exceso de electrones y otro con déficit. Se produce aplicando energía (frotamiento, presión, calor, magnetismo, química o luz), se mide en voltios y siempre entre dos puntos.
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