¿Cómo puedes tener un voltaje negativo?

Lo más simple que puede hacer aquí es recordar que solo las diferencias en el potencial importan, y eso significa que podemos sumar o restar una constante de cada voltaje en un sistema sin cambiar su comportamiento, por lo que podemos convertir cualquier número negativo en positivo para que se sienta mejor. o con la misma facilidad convertir todos los positivos en negativos.

En resumen, es solo un número y no debes preocuparte de que tenga un letrero.

El voltaje es una diferencia de energía potencial para las cargas eléctricas, y los potenciales se definen a partir de las fuerzas, de modo que$F=-\nabla V$, dónde$V$es el potencial y$F$es la fuerza. Cuando haya determinado el potencial$V$ahora puede agregar cualquier constante que desee, o cualquier función$f$eso no depende de las coordenadas, porque$-\nabla V=-\nabla (V+f)$, como$f$no depende de coordenadas. Esto último es lo que se conoce como establecer un origen de energía potencial, algo de lo que seguro has oído hablar. Pues en esa funcion$f$donde establece su origen para los potenciales, puede tener voltajes negativos entre dos puntos.

Otra forma de ver el voltaje es el trabajo que debes hacer por unidad de carga para mover esa carga de un punto a otro, incluso aquí, cuando estamos tratando con diferencias, también puedes tener voltajes negativos.

Si está hablando de circuitos, se aplica todo lo anterior, puede establecer una diferencia de potencial$V$por, digamos, una batería, entonces puede usar algún dispositivo para que la energía potencial sea incluso más baja que la establecida por el signo - de la batería, ya que establece el origen potencial 0 para esa batería, entonces ese punto tendrá un voltaje negativo

Digamos que quieres saber la diferencia de potencial eléctrico a r metros de distancia de un electrón que se encuentra en un espacio vacío. Denotaremos esta diferencia de potencial como$V_e$.

La diferencia de potencial eléctrico describe la diferencia de energía potencial de una unidad de carga positiva de un punto a otro en el espacio y el trabajo realizado sobre una unidad de carga positiva para llevarla del mismo punto al otro.

Esto da la ecuación:

$V_a$es el potencial final y$V_b$es la inicial. En este escenario, es convencional hacer$V_b$el punto de referencia cero en$r = \infty$, que hace$r_b = \infty$y$V_b = 0$. Por lo tanto, la ecuación se convierte en:

Como estamos viendo la diferencia de potencial de un electrón,$Q=-e$, dónde$e$es igual a la carga elemental. Entonces, la ecuación, en este caso, es:

Esta ecuación da un valor negativo sin importar qué tan lejos esté la carga de prueba positiva del electrón. Esto tiene sentido porque una carga puntual positiva en$r_b = \infty$pierde energía potencial a medida que se acerca al electrón (aguas abajo) y se realiza un trabajo negativo.

Si el electrón se reemplaza con un protón, la diferencia de potencial, denotada por$V_p$, se convertirá:

Si tienes un protón y un electrón, simplemente calcularás$V_e + V_p$, porque el potencial eléctrico es una cantidad escalar.

¡El voltaje "negativo" es relativo! El potencial es potencial. Si tengo dos baterías conectadas en serie y mido voltios desde el punto donde están conectadas, mediré +V en un extremo y -V en el otro. Esta es una pregunta básica de electrónica y ahora tiene una respuesta básica.