Definicion de diferencia de potencial y aplicación

[julian403]

En física eléctrica se define la diferencia de potencial eléctrico o voltaje como la integral del campo eléctrico con respecto a la distancia. Por ejemplo tenemos dos cuerpos cargados eléctricamente, la diferencia de potencial entre estos depende de la intensidad del campo eléctrico y de la distancia que los separa, o si les gusta más, del recorrido del campo eléctrico.
Entonces el voltaje depende de la distancia radial de las cargas, suponiendo que la cantidad de carga del sistema permanece constante.

Cuando mido el potencial de una fuente con mi voltimetro, esta registra un voltaje [V], pero este no depende de la distancia de las cargas, ya que puedo mover (acercar o alejar), los terminales uno del otro y me sigue dando el mismo potencial ¿Como es esto entonces? ¿con respecto a que se mide?

saludos

 

[elprofetellez]

Carga Eléctrica. No las terminales de la fuente de tensión. A nivel Sub atómico.
Héchale un vistazo a los videos de "El Universo Mecánico".

http://www.acienciasgalilei.com/videos/video0.htm

 

[powerful]

Reclamale al que te vendió la fuente regulada, ya tiene el voltaje de salida demasiado estable.Exígele una que varíe como mueves los cables,....puede ser que te cueste algo más.
Saludos!!!!

 

[chclau]

La diferencia de voltaje es proporcional a la energía que tenés que emplear para mover una carga de un cuerpo cargado a otro. En una fuente de alimentación en vacío, la carga en las placas de los capacitores de salida es aproximadamente constante. Al variar la distancia entre las puntas de medición estás también influyendo en la intensidad del campo eléctrico entre ellas, en definitiva la tensión es constante. Se supone aquí que la resistencia de todos los que están en el camino (conectores, puntas de medición, etc.) es despreciable. No porque sea mala, sino porque la podemos obviar en este razonamiento.

En general, los electrónicos no nos acordamos tanto de la definición física de la energía potencial eléctrica, es más común que la imaginemos como la capacidad de generar una corriente determinada sobre una carga determinada. Una tensión de 1V puede generar una corriente de 1A sobre una carga de 1 Ohm.

 

[julian403]

Al variar la distancia entre las puntas de medición estás también influyendo en la intensidad del campo eléctrico entre ellas, en definitiva la tensión es constante. Se supone aquí que la resistencia de todos los que están en el camino (conectores, puntas de medición, etc.) es despreciable. No porque sea mala, sino porque la podemos obviar en este razonamiento.

Ah, entonces al aumentar la distancia de separación de los electrodos de una pila, disminuye el campo eléctrico en proporción, de manera de que el potencial se mantenga constante.

 

[chclau]

Así es. La diferencia de potencial que produce una pila está determinada esencialmente por la química de los compuestos que se utilizan, por eso es que podés tener una pila de carbón gorda como la D o una flaquita como la AAA, con distancia entre los electrodos muy diferente, pero en ambos casos la tensión nominal de salida es la misma. Lo que cambia entre las dos pilas es la intensidad del campo eléctrico en su interior.

 

[Dano]

Ah, entonces al aumentar la distancia de separación de los electrodos de una pila, disminuye el campo eléctrico en proporción, de manera de que el potencial se mantenga constante.

Éste tema se llama electroquímica, es muy simple y casi todos los libros de química general lo tienen.
Yo te recomendaría que lo leyeras del Chang que es mas que suficiente como para entender los conceptos de potencia corriente, energia trabajo etc.

 

[chclau]

Desde el punto de vista práctico cuando trabajás en electricidad y electrónica, la definición física de diferencia de potencial eléctrico no te aporta mucho. Yo sigo prefiriendo imaginarme la tensión según sus consecuencias por la ley de Ohm, que es lo que usamos todos los días.

Nadie que yo conozca utiliza el concepto de tensión como energía aplicada para mover las cargas eléctricas de un lugar a otro.

El amperio también se define en forma física como la corriente que produce una fuerza determinada entre dos cables. No conozco absolutamente a nadie que utilice en forma práctica tal definición. Todos usan las relaciones prácticas entre tensión, corriente y resistencia... o impedancia.

 

[zaiz]

Cuando mido el potencial de una fuente con mi voltimetro, esta registra un voltaje [V], pero este no depende de la distancia de las cargas, ya que puedo mover (acercar o alejar), los terminales uno del otro y me sigue dando el mismo potencial ¿Como es esto entonces? ¿con respecto a que se mide?

saludos

La diferencia de potencial no se mide así para fines prácticos. Aún cuando acerques los terminales o los alejes, siempre hay una variación aunque sea de microvolts, pero te repito que para fines prácticos eso no sirve de mucho, a menos que estés utilizando mediciones altamente precisas.

Desde un punto de vista práctico (incluso teórico), la diferencia de potencial es el voltaje que mides entre las terminales de cualquier elemento.
Y es tan útil y práctico ese concepto que si imaginas un divisor de voltaje, ahí tendrás un voltaje en el elemento superior y otro en el elemento inferior.

La diferencia de potencial es precisamente eso, diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos cualesquiera de un circuito y tiene mucha aplicación si entiendes el concepto, el cual es sencillo si lo quieres ver así.

Las cargas eléctricas SIEMPRE están en movimiento dentro de los conductores o semiconductores cuando una corriente los atraviesa.

Saludos.

 

[chclau]

zaiz, decir que la diferencia de potencial es el voltaje, es como decir que un caballo blanco es blanco. La definición teórica que julian mencionó es la definición real. Pero ninguno de nosotros la aplica ni la necesita en la vida diaria.

Ayer en el almuerzo les pregunté a varios compañeros si se acordaban de esa definición. Lo peor es que como yo la aprendí en la universidad, habla de traer una carga desde menos infinito a una distancia de un metro, o algo así. La definición de amperio también habla de cables infinitos.

La cosa es que mis compañeros en el almuerzo me miraron y empezaron a preguntarse si yo sería otro caso de abducción y reemplazo por un extraterrestre. Entre los electrónicos, nadie se preocupa por esos temas teóricos. Es muy respetable en el mundo de la ciencia, y para aprenderlo la primera vez... pero después no sirven para nada.

 

[xpo]

Me parece muy interesante el punto de la discusión. Cuando Zaiz dijo eso de que la "diferencia de potencial es el voltaje", me alcancé a confundir un poco, pero ya veo que en realidad son lo mismo. La verdad nunca le había prestado atención al tema teórico en sí, era más bien como su aplicación práctica lo que interesaba. Igual siempre me volvía un enredo cuando intentaba explicar lo que es la diferencia de potencial.

 

[zaiz]

chclau, el hecho de que no lo reconozcan como diferencia de potencial no implica que no exista o que no lo apliquen. Y el hecho de medir un voltaje es totalmente real.
Si un ingeniero explica el proceso que se lleva a cabo dentro de un semiconductor en cuanto a electrones, huecos, barreras de potencial, portadores mayoritarios, portadores minoritarios, etc, no quiere decir que no se aplique en la realidad.
Lo que sucede es que a quien no le interesa pensarlo así, pues es su libre albedrío, pero no quiere decir que el fenómeno no exista para fines prácticos.
Mientras mejor se comprenda la física del fenómeno eléctrico, mejor se puede manejar la electrónica.
Ahora que desde un punto de vista empírico, se vale verlo como se desee.

Así es, xpo, son lo mismo.

Saludos.

 

[chclau]

Una analogía muy popular y que estoy seguro ya debe haber sido mencionada en este foro, es la analogía del tanque de agua.

Tengo un tanque de agua con una canilla en su parte inferior. Supongamos que abro la canilla a su máximo. Cuanto más alto el nivel de agua en el tanque, más fuerte sale el agua de la canilla. El nivel de agua en el tanque es la tensión, la cantidad de agua que sale por unidad de tiempo, o flujo, es la corriente. A medida que el tanque se va descargando, disminuye la "tensión" y la "corriente" de salida de la canilla, también.

Ahora, supongamos que el tanque es muy grande y tarda mucho en descargarse. El flujo de agua de salida de la canilla en ese caso será aproximadamente constante. Pero si abro y cierro la canilla, el flujo (o "corriente") va cambiando. La mayor o menor apertura de la canilla, representa a la "resistencia".

Esa sería más o menos la ley de Ohm pasada por agua.

 

[zaiz]

Esa sería más o menos la ley de Ohm pasada por agua.

Así es, es una analogía y esta universalidad se utiliza en el área de "Conversión de la energía" para pasar de energía mecánica a energía eléctrica, tanto en concepto teórico como desarrollos prácticos.
También en Teoría de Control, mecatrónica, robótica, etc.

 

[chclau]

zaiz, no quiero discutir pero no es ese el tema. No estamos hablando aquí de medir o aplicar tensiones, eso lo hacemos todos. Estoy hablando de definir la tensión como es en realidad su definición física, la energía necesaria para mover una carga bajo un campo eléctrico. Nadie usa esa definición. O mediste alguna vez la energía necesaria para mover una carga de una cantidad determinada en Coulomb bajo un campo eléctrico determinado en intensidades de N/C? Nadie hace eso en electrónica.

En electrónica estamos tan acostumbrados a trabajar en unidades de voltios, que los campos eléctricos los medimos en V/m, no en N/C.

 

[zaiz]

chclau, el hecho de que al utilizar una corriente eléctrica no la mencione en Coulombs no quiere decir que no esté presente esa cantidad. La corriente, Amperes son Coulombs/segundo, así que está presente, es decir, implícita. Y repito, mientras más conciencia se tenga y se considere lo que sucede en el conductor, mejores resultados prácticos se pueden tener.

Y todos lo hacemos cuando medimos, medimos potencial eléctrico y coulombs, los cuales están implícitos en la corriente eléctrica. Lo hacemos cotidianamente, claro.

Yo tampoco quiero discutir, simplemente digo que sí se utiliza en la práctica el concepto teórico, otra cosa es si se le quiere ver o no.

Y como no es el caso discutir, lo que sigue es mejor que yo lo deje ahí y ya cada quién podrá analizar el tema por su lado.

En fin, a ver qué más opiniones vienen. (si es que a la consideración de los moderadores el tema es lícito a tratar aquí, desde luego)

Saludos.

 

[chclau]

Sabés lo que pasa zaiz?

Yo estudié en Argentina. En ingeniería electrónica, los TRES primeros años son UNA PERDIDA DE TIEMPO casi total. Que si el gradiente, el laplaciano, la integral triple, la banda de valencia y de conducción, convergencia de series complejas...

Pero después los ingenieros no tienen ni idea de qué es un PLC, o un microprocesador, o una antena Yagi, o incluso en temas teóricos, qué es resistencia y qué es impedancia, que es régimen transitorio y qué es permanente.

Todo tiene valor, y si ves en mi firma vas a ver un foro de ciencias, o sea que si querés podemos divagar de muchas cosas. Pero este es un mundo recontra especializado, hay que profundizar en las muchísimas cosas teóricas y prácticas que SE NECESITAN para nuestra profesión, y mirá que no faltan, eh?

Saber todas las taradeces esas de banda de valencia y de conducción, de qué me sirve? Para entender que un Mosfet N es mejor que uno P... como funciona una Flash... pero, a cuenta de qué vino ese conocimiento? El tiempo no es infinito, no tiene ningún sentido estar perdiendo demasiado tiempo con estas cosas, si lo que te interesa es electrónica. No estoy de acuerdo que andar divagando sobre estas cosas te sirva, porque es a cuenta de cosas mucho más importantes. Esa es mi opinión, puedo estar equivocado.

Mi consejo es que se olviden lo antes posible de toda la demasiada basura matematicoloca que meten en la universidad y se concentren en lo que se necesita en la profesión. Un voltio es un amperio sobre un Ohm. Para corriente continua. Y para alterna? Y qué pasa durante el transitorio? Cómo responde un sistema de segundo orden a una onda cuadrada en la entrada? Esos son temas para concentrarse. La definición física de un voltio? No sirve para nada en electrónica.

 

[julian403]

Tengo un tanque de agua con una canilla en su parte inferior. Supongamos que abro la canilla a su máximo. Cuanto más alto el nivel de agua en el tanque, más fuerte sale el agua de la canilla. El nivel de agua en el tanque es la tensión, la cantidad de agua que sale por unidad de tiempo, o flujo, es la corriente. A medida que el tanque se va descargando, disminuye la "tensión" y la "corriente" de salida de la canilla, también.

Ahora, supongamos que el tanque es muy grande y tarda mucho en descargarse. El flujo de agua de salida de la canilla en ese caso será aproximadamente constante. Pero si abro y cierro la canilla, el flujo (o "corriente") va cambiando. La mayor o menor apertura de la canilla, representa a la "resistencia".

Esa es una analogía de escuela secundaria, que sirve para dar a enterder a alguien que no sabe nada pero nada del tema. Lo que rescato de esta analogía son las relaciones que se dan entre las variables, altura, cantidad de fluido y diametro de cañeria, análogas a la tension, corriente y resistencia. Pero sabemos que son cosas completamente diferentes. Lo que sucede en el interior de un conductor eléctrico no es nada parecido a lo de una cañería.

Tener en cuenta y utilizar a fines prácticos el concepto de voltaje como una magnitud proporcional a la corriente y la resistencia es de la técnica, pero para la ingeniería no. Porque no es lo mismo utilizar, reparar las tecnologías electronicas existentes que el desarrollo y la investigación. No he encontrado en ninguna bibliografía que hable del tema electrico-electrónico pero no a través del potencial en un circuito sino a través del campo eléctrico dentro del conductor. Para los que no saben existe un campo eléctrico no nulo en el interior del conductor y "este" es el que produce la circulación de cargas y a su vez las cargas establecen el campo en el interior. El campo eléctrico es producido por los bornes de una fuente pero al conectarle a esta un conductor este campo se estable en el interior del conductor. El campo de la fuente produce una densidad de cargas superficiales en el interior de conductor y estas cargas establecen a su vez un campo. Pueden ver que una carga que se encuentra en medio del conductor no es movida por el campo de las cargas de la fuente, sino por el campo de las cargas vecinas.

A mi me interesa más eso, que es un conocimiento mas profundo que decir que la corriente la produce una diferencia de potencial y que la diferencia de potencial genera una corriente eléctrica en un conductor.

 

[chclau]

julian, si vos me explicás en qué exactamente te aporta para diseñar un amplificador, un sistema con microprocesadores, lo que vos quieras DE INGENIERIA, todo este barullo de las cargas que te dejan preguntándote como es que una fuente proporciona tensión constante, desde ya soy todo oídos.

Trabajo en ingeniería hace bastantes años, la mayoría de ese tiempo en I+D, incluido en microelectrónica, y te puedo decir que en mi humilde opinión toda esta sesuda discusión, para ingeniería, no aporta absolutamente nada. Peor, para mí estás perdiendo el tiempo en lugar de aprender cosas que realmente necesitás para trabajar algún día como ingeniero.

Distinto sería si quisieras seguir una carrera en investigación en física, tema en el que no tengo conocimiento así que no opino. Pero para ingeniería, es una pérdida de tiempo.

 

[mcrven]

... Pero sabemos que son cosas completamente diferentes. Lo que sucede en el interior de un conductor eléctrico no es nada parecido a lo de una cañería...

Pues amigo Julián, particularmente considero que tienes una pequeña confusión en esto. Lo que sucede en un conductor y en una cañería es exactamente los mismo: Por ambos conductores pasa un FLUJO. Que este sea eléctrico, hidráulico o gasifero, no tiene diferencia a excepción de las propiedades físicas de cada componente que fluye.

Lo que te comenta CHCLAU es la propia realidad, para diseñar un equipo electrónico de nada te va a servir considerar las definiciones reales de ninguno de los parámetros eléctricos. Solo te podría servir, en todo caso, si te quisieras dedicar a desarrollar componentes electrónicos, por ser este tipo de tarea competencia directa de la física aplicada.

Saludos: