Potencial eléctrico: Colecciones de carga y unidad de voltios

Carga eléctrica y potencial de trabajo

¿Alguna vez ha tenido uno de esos días en los que simplemente no se sentía motivado para hacer mucho de nada? ¿O qué tal un momento en el que la presión de una fecha límite inminente lo empujó a hacer una gran cantidad de trabajo en un período corto de tiempo? A veces tienes mucho potencial para hacer tu trabajo y otras veces no tanto. Curiosamente, las partículas cargadas son como tú. En esta lección, veremos qué motiva a las partículas cargadas a trabajar y cómo medimos su potencial para hacer ese trabajo.

Cobros de carga y voltaje

Las partículas cargadas funcionan cuando otras partículas cargadas cercanas ejercen fuerzas

Cuando una partícula cargada se queda sola, no tiene ninguna motivación para trabajar. Verá, el potencial para realizar un trabajo no es una propiedad inherente de las partículas cargadas, sino el resultado de las fuerzas ejercidas por otras partículas cargadas cercanas. Cuando reunimos un grupo de partículas cargadas, se llama colección de carga. El ejemplo más común de una colección de carga es una batería, que es simplemente un montón de electrones empaquetados en un espacio reducido. Debido a que todos los electrones tienen la misma carga negativa, todos están muy motivados para salir de la batería, y esto es lo que da lugar a algo llamado voltaje. voltajees una medida de la cantidad de trabajo que hará un grupo de partículas cargadas si se le permite fluir en un circuito eléctrico. En cierto modo, puede pensar en el voltaje como una medida de cuán motivadas están las partículas cargadas eléctricamente para salir y hacer algo. Una analogía conveniente para ayudarnos a comprender el voltaje es la presión del agua en una tubería. Una batería siempre tiene voltaje, ya sea para alimentar un juguete o sentarse en el cajón sin hacer absolutamente nada. Esto es como las tuberías de su baño, que tienen presión independientemente de si se está duchando o no usando el agua. Otra similitud es que el voltaje indica cuánto trabajo harán las partículas cargadas cuando fluyan fuera de la batería. Un voltaje más alto significa más trabajo. Esto es similar a la forma en que una hidrolavadora de alta presión limpiará más insectos de su parabrisas que una manguera de jardín de baja presión.

El efecto de la densidad de carga

Cuanto más cerca estén las partículas cargadas entre sí, más motivadas estarán para trabajar.

El voltaje de una batería, o de cualquier otra colección de carga, depende solo de qué tan apretadas estén juntas las partículas cargadas. Esto se llama densidad de carga. Cuanto más cerca están las partículas entre sí, más se repelen entre sí, lo que les da más motivación para salir y trabajar. Curiosamente, el voltaje es independiente del número total de partículas cargadas en la colección. Podemos ver esto con diferentes tamaños de baterías. Las baterías Triple-A tienen el mismo voltaje que las baterías de tamaño D porque tienen la misma densidad de carga. Esto significa que un electrón de la batería triple A hará la misma cantidad de trabajo que un electrón de la batería de tamaño D. La única diferencia es que la batería de tamaño D más grande durará más porque contiene más electrones.

Unidades de voltaje

Si ya adivinó que medimos el voltaje en voltios, estaría en lo cierto, pero hay un poco más en esa historia. Verá, un voltio es en realidad igual a un joule por culombio, que proviene de nuestra definición de voltaje. El trabajo se mide en julios y la carga eléctrica en culombios. Entonces, si el voltaje es una medida de cuánto trabajo se realiza por grupo de carga, entonces terminamos con la unidad de julios por culombio. Como una unidad de uso común, esto es demasiado engorroso para decirlo, así que tomamos un atajo y usamos ‘voltios’ en su lugar.

Resumen de la lección

Veamos lo que hemos aprendido. Las partículas cargadas tienen el potencial de funcionar cuando están empaquetadas con otras partículas cargadas en una colección de carga. El voltaje es una medida de la cantidad de trabajo que hará un grupo de partículas cargadas si se le permite fluir en un circuito eléctrico. El voltaje se puede considerar como la presión en una tubería y, a menudo, se lo denomina «presión eléctrica». La cantidad de voltaje de una colección de carga, o batería, depende solo de qué tan apretadas estén las partículas cargadas. Esto se conoce como densidad de carga. El voltaje se mide en unidades de joules por culombio, lo que comúnmente se conoce como voltio.

Resultado de aprendizaje

Una vez que haya tomado esta lección, podrá reconocer qué es el voltaje, cómo se crea y cómo se mide.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador