Estoy en camino de entender qué es el voltaje y encontré este gran video que explica el concepto de potencial eléctrico usando una analogía con el potencial gravitatorio. Escribiré lo que entendí de él y lo que no.
Con la gravitación, asociamos un objeto con una energía potencial gravitatoria , medida en Joules. Que posee cuando se coloca en algún punto del espacio. Esto es cuánto trabajo puede hacer el objeto en su camino hacia la posición más baja posible o, por el contrario, cuánto trabajo se necesita para levantarlo hasta donde está ahora. Este valor es una función de la altura, la masa del objeto y la fuerza gravitatoria.
Asociamos el potencial gravitatorio a una posición en el espacio, medido en Joules por kg, lo que nos dice cuánta energía potencial contendrá 1 kg cuando se coloque en esa posición. Este valor es una función de la fuerza del campo gravitacional y la altura de esa posición desde otra posición a la que puede caer un objeto.
Cuando colocamos un objeto a cierta altura, digamos 2 metros, y lo dejamos caer a una altura de 0,5 metros, cada kg de ese objeto pierde 1,5 * 9,8 julios de energía potencial gravitatoria cuando llega a la posición más baja. El objeto caerá porque la naturaleza tiende a disminuir la energía potencial.
Entonces podemos decir que dos puntos en el espacio están asociados con el potencial gravitacional, que es lo que hará 1 kg de masa cuando cae de mayor a menor.
Ahora hablemos de la electricidad. En lugar de masa hablamos de carga y en lugar de gravitación hablamos de campo eléctrico.
Una carga, cuando se coloca en un campo eléctrico, está asociada con la energía potencial eléctrica , medida en julios, que posee cuando se mantiene en ese lugar. Este es el trabajo que puede hacer esa carga cuando es liberada y rechazada por el campo eléctrico, o por el contrario, cuánto trabajo se necesita hacer para llevarla a este lugar. Este valor es una función de la fuerza del campo eléctrico, el tamaño de la carga (número de culombios) y la distancia desde la carga que crea el campo.
Asociamos el potencial eléctrico a una posición en el espacio, medida en Joules por Coulomb. Esta es la cantidad de energía potencial que tendrá 1 Coulomb de carga cuando se coloque en esa posición. Este valor es una función de la fuerza del campo eléctrico y la distancia desde la carga que lo crea. Al igual que con la gravedad, cuando colocamos una carga en un campo eléctrico, un lugar con cierto potencial eléctrico asociado, y la dejamos repeler en un punto que tiene menos potencial eléctrico, cada culombio de carga perderá la diferencia de potencial eléctrico entre el dos puntos. Si la diferencia de potencial eléctrico entre los dos puntos es de 9 julios/culombio, cada culombio perderá 9 julios de energía potencial eléctrica cuando se mueva del punto de mayor potencial al menor.
El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. El voltaje de una batería, por ejemplo, es la diferencia de potencial eléctrico entre sus dos polos. Esta diferencia es básicamente la cantidad de julios de energía que tiene 1 Coulomb cuando se coloca en el polo positivo más que cuando se coloca en el polo negativo. Un culombio colocado en el lado positivo de una batería de 9 voltios puede hacer 9 Joules de trabajo más que un culombio en el lado negativo. el profesor en el video lo compara con una pelota colocada a 2 metros del suelo, que sostenemos encima de una mesa colocada a 0,5 metros del suelo. Hay una diferencia de potencial gravitacional entre los dos puntos: la parte superior tiene 2 * 9,8 julios/kg y la parte inferior tiene 0,5 * 9,8 julios/kg. Cuando se suelta la pelota, cada kg perderá 15 Joules/kg de PE gravitacional.
Mi pregunta es la siguiente: considere la analogía con la pelota colocada sobre una mesa. Eventualmente, el punto inferior (es decir, la mesa) tiene energía potencial gravitatoria cero. El profesor lo presenta como un punto con algún potencial gravitacional, pero en lo que a nosotros respecta no tiene potencial ya que una vez que la pelota llega a ese punto, no tendrá energía potencial ya que no puede caer más, entonces cuando hablamos de gravitacional potencial, realmente estamos hablando de un potencial de un punto, que es un punto desde donde el objeto puede caer, y ese potencial es una función de la altura desde ese punto inferior. Podemos expresar esa altura como la resta de las distancias de los dos puntos a un tercer punto, pero ¿de qué sirve esto?
Supongo que mi pregunta se reduce a esto: decimos que el voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, y definimos el potencial eléctrico de una posición como la cantidad de julios de trabajo que puede realizar 1 culombio de carga colocada en ese punto. posición. De esto entiendo que para una posición dada, hay algún potencial, independientemente de cualquier otro punto, y el voltaje es dos puntos con una diferencia en su potencial eléctrico. Dicho de otra manera: el profesor en el video explica que: Cuando decimos que esta batería es de 9 Voltios en realidad estamos diciendo que un Culombio colocado en el lado positivo puede hacer 9 Joules de trabajo más que un Culombio colocado en el lado negativo . De eso entiendo que hay algocantidad de trabajo que puede hacer un Coulomb en el lado positivo, y otra cantidad de trabajo que puede hacer un Coulomb en el lado negativo, y la diferencia entre ellos es el voltaje de la batería.
Pero entiendo que no es el caso... ¿Alguien me puede aclarar esto?
Tanto la fuerza electrostática como la fuerza gravitatoria son fuerzas conservativas, lo que significa que el trabajo realizado por la fuerza (cambio en la energía cinética) es independiente del camino seguido y solo depende de las posiciones inicial y final. El negativo del trabajo realizado por una fuerza conservativa se define como una diferencia de energía potencial.
el campo electrico se define como la fuerza por unidad de carga, y el voltaje es la energía potencial por unidad de carga (joule por coulomb) para un campo electrostático. dónde es es la diferencia de voltaje desde la posición a .
Similarmente, dónde es es la diferencia en la energía potencial gravitatoria desde la posición a , y es la fuerza de gravedad.
Con respecto a su pregunta, una batería de 9 V tiene una diferencia de voltaje de 9 V entre sus terminales. El voltaje de cualquiera de los terminales con respecto a la tierra no está definido a menos que uno de los terminales esté conectado a tierra, en cuyo caso ese terminal tiene el mismo voltaje que la tierra, que normalmente se toma como voltios No importa el potencial absoluto de cualquiera de los terminales con respecto a tierra, la diferencia de voltaje entre los terminales de la batería es de 9 V. Una carga culombios (positivo) experimenta un cambio de voltaje de -9 V (cambio en la energía potencial de -9*q julios) cuando se mueve del terminal positivo al negativo, generalmente a través de un circuito eléctrico conectado a la batería. Para un circuito puramente resistivo, la disminución de la energía potencial es igual al cambio de energía interna (calentamiento) de la resistencia. (En realidad, las partículas con carga negativa, los electrones, se mueven del terminal negativo al terminal positivo, pero el efecto es el mismo que se describe para una carga positiva).
Depende de cuál sea el potencial de la persona, definido con respecto a la batería , ya que la corriente fluye según las diferencias de potencial (como has observado, esta diferencia es físicamente significativa, no los voltajes absolutos). Si la persona está en con respecto a cómo ha definido los voltajes de los terminales de la batería, entonces el terminal con intentará igualar la diferencia de voltaje produciendo una corriente a la persona. Si la persona está en , sin embargo, la terminal opuesta producirá la corriente.
Observe que en el último caso, podemos cambiar los tres voltajes por , y vemos que el escenario es equivalente a aquel en el que se encuentra la persona , y el terminal de la batería con producirá una corriente. Este cambio constante a través del tablero se puede hacer en cualquier caso, ya que no afectará las diferencias entre voltajes:
YoavKlein
Juan Darby
YoavKlein
Juan Darby