Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

Indice de contenidos
- ¿Qué es el voltaje?
- Entendiendo el voltaje por analogía
- ¿Qué es el voltaje medido en (unidades de voltaje)?
- Fórmula de voltaje
- Símbolo del circuito de voltaje (CA y CC)
- Dimensiones de voltaje
- Cómo medir el voltaje
- Diferencia entre voltaje y corriente (voltaje frente a corriente)
- Diferencia entre voltaje y diferencia de potencial (voltaje vs diferencia de potencial)
- ¿Qué es un voltaje común?
- Aplicaciones de voltaje
¿Qué es el voltaje?
El voltaje (también conocido como diferencia de potencial eléctrico, fuerza electromotriz fem, presión eléctrica o tensión eléctrica) se define como la diferencia de potencial eléctrico por unidad de carga entre dos puntos en un campo eléctrico . La tensión se expresa matemáticamente (por ejemplo, en fórmulas) mediante el símbolo «V» o «E».
Si está buscando una explicación más intuitiva para ayudar a explicar qué es el voltaje, pase a esta sección del artículo.
De lo contrario, continuaremos a continuación con una definición más formal de voltaje.
En un campo eléctrico estático, el trabajo requerido para moverse por unidad de carga entre dos puntos se conoce como voltaje. Matemáticamente, el voltaje se puede expresar como,
Donde, el trabajo realizado está en julios y la carga en culombios.
Podemos definir el voltaje como la cantidad de energía potencial entre dos puntos de un circuito.
Un punto tiene un potencial más alto y los otros puntos tienen un potencial más bajo. La diferencia de carga entre el potencial más alto y el potencial más bajo se llama voltaje o diferencia de potencial.
La diferencia de voltaje o potencial da la fuerza a los electrones para que fluyan a través del circuito.
Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la fuerza y, por lo tanto, más electrones fluyen a través del circuito. Sin voltaje o diferencia de potencial, los electrones se moverían aleatoriamente en el espacio libre.
El voltaje también se conoce como tensión eléctrica. Por ejemplo, una capacidad de manejo de voltaje de cables como 1 kV, 11 kV, 33 kV se denomina cables de baja tensión, alta tensión y súper tensión, respectivamente.
Definición de diferencia de potencial como potencial de campo eléctrico
Como se mencionó, el voltaje se define como la diferencia de potencial eléctrico por unidad de carga entre dos puntos en un campo eléctrico. Describamos esto usando ecuaciones.
Considere dos puntos A y B.
El potencial del punto A con respecto al punto B se define como el trabajo realizado al mover una carga por unidad del punto A al B en presencia del campo eléctrico E.
Matemáticamente, esto se puede expresar como,
Esta es también una diferencia de potencial entre los puntos A y B con el punto B como punto de referencia. También se puede expresar como,
Ahora bien, el voltaje puede ser un concepto bastante difícil de entender conceptualmente.
Así que usaremos una analogía con algo tangible, algo en el mundo real, para ayudar a que el voltaje sea más fácil de entender.
Entendiendo el voltaje por analogía
La «analogía hidráulica» es una analogía común que se utiliza para ayudar a explicar el voltaje.
En la analogía hidráulica:
- El voltaje o potencial eléctrico es equivalente a la presión del agua hidráulica.
- La corriente eléctrica es equivalente al caudal de agua hidráulica
- La carga eléctrica es equivalente a una cantidad de agua.
- Un conductor eléctrico es equivalente a una tubería.
Analogía 1
Considere un tanque de agua como se muestra en la siguiente figura. La figura (a) muestra dos tanques llenos con el mismo nivel de agua. Por lo tanto, el agua no puede fluir de un tanque a otros tanques ya que no hay diferencia de presión.
Ahora, la Figura (b) muestra dos tanques llenos con diferentes niveles de agua. Por tanto, existe cierta diferencia de presión entre estos dos tanques. Por lo tanto, el agua fluirá de un tanque a otros tanques hasta que el nivel de agua de ambos tanques se iguale.
Del mismo modo, si conectamos dos baterías a través de un cable conductor con diferentes niveles de voltaje, las cargas pueden fluir desde la batería de mayor potencial a la batería de menor potencial. Por lo tanto, la batería de menor potencial se carga hasta que el potencial de ambas baterías se vuelve el mismo.
Analogía 2
Considere un tanque de agua colocado a cierta altura sobre el suelo. Hay una manguera en la parte inferior del tanque como se muestra en la imagen de abajo.
La presión del agua al final de la manguera es equivalente a la diferencia de voltaje o potencial en un circuito eléctrico. El agua en el tanque es equivalente a la carga eléctrica. Ahora, si aumentamos la cantidad de agua en el tanque, se desarrolla más presión al final de la manguera.
Por el contrario, si drenamos una cierta cantidad de agua del tanque, la presión creada al final de la manguera disminuirá. Podemos asumir este tanque de agua como una batería de almacenamiento. Cuando el voltaje de la batería disminuye, las lámparas se atenúan.
Analogía 3
Entendamos cómo se puede trabajar por voltaje o diferencia de potencial en un circuito eléctrico. En la siguiente figura se muestra una analogía simple entre el circuito de agua hidráulico y el circuito eléctrico.
Como se muestra en el circuito de agua hidráulico, el agua fluye a través de una tubería accionada por una bomba mecánica. Una tubería es equivalente a un cable conductor en un circuito eléctrico.
Ahora, si una bomba mecánica produce una diferencia de presión entre dos puntos, entonces el agua presurizada podrá hacer un trabajo, como accionar una turbina.
De manera similar, en un circuito eléctrico, la diferencia de potencial de una batería puede hacer que la corriente fluya a través del conductor, por lo tanto, se puede trabajar mediante el flujo de corriente eléctrica, como encender la lámpara.
¿Qué es el voltaje medido en (unidades de voltaje)?
Unidad SI de voltaje
La unidad SI para voltaje es voltios. Esto está representado por un V. El voltio es una unidad SI derivada de voltaje. El físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), quien inventó la pila voltaica, que fue la primera batería eléctrica, por lo tanto, la unidad de voltio se nombra en honor a ellos.
Voltios en unidades base SI
El voltio se puede definir como la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en un circuito eléctrico que disipa un julio de energía por culombio de carga que pasa a través del circuito eléctrico. Matemáticamente, se puede expresar como,
Por lo tanto, voltio se puede expresar en términos de unidades básicas del SI como o
.
También se puede medir en vatios por amperio o en amperios por ohmios.
Fórmula de voltaje
La fórmula básica para el voltaje se muestra en la siguiente imagen.
Fórmula de voltaje 1 (ley de Ohm)
Según la ley de Ohm, el voltaje se puede expresar como,
Ejemplo 1
Como se muestra en el circuito a continuación, una corriente de 4 A fluye a través de la resistencia de 15 Ω. Determine la caída de voltaje en el circuito.
Solución:
Los datos dados: ,
Según la ley de ohm,
Por lo tanto, al usar la ecuación obtenemos una caída de voltaje en el circuito de 60 voltios.
Fórmula de voltaje 2 (potencia y corriente)
La potencia transferida es el producto de la tensión de alimentación y la corriente eléctrica.
Ahora, ingrese la ecuación anterior que obtenemos,
(1)
Por lo tanto, obtenemos voltaje igual a la potencia dividida por la corriente. Matemáticamente,
Ejemplo 2
Como se muestra en el circuito de abajo, una corriente de 2 A fluye a través de una lámpara de 48 W. Determine el voltaje de suministro.
Solución:
Los datos dados: ,
Según la fórmula,
Por lo tanto, al usar la ecuación obtenemos una tensión de alimentación de 24 voltios.
Fórmula de voltaje 3 (potencia y resistencia)
Según la ecuación (1), el voltaje es la raíz cuadrada del producto de la potencia y la resistencia. Matemáticamente,
Ejemplo 3
Como se muestra en el circuito a continuación, determine el voltaje necesario para encender una lámpara de 5 W con una resistencia de corriente de 2 Ω.
Solución:
Los datos dados: ,
Según la fórmula,
Por lo tanto, al usar la ecuación obtenemos el voltaje necesario para encender la lámpara 3.16 voltios.
Símbolo del circuito de voltaje (CA y CC)
El símbolo de voltaje CC y voltaje CA se muestra en la siguiente imagen.
Símbolo de voltaje CA
Símbolo de voltaje CC
Dimensiones de voltaje
Voltaje (V) es una representación del potencial eléctrico de energía por unidad de carga. ]
Las dimensiones del voltaje se pueden expresar en términos de masa (M), longitud (L), tiempo (T) y amperios (A) están dados por .
Tenga en cuenta que algunos también usan I en lugar de A para representar la corriente. En este caso, la dimensión del voltaje se puede representar como .
Cómo medir el voltaje
En un circuito eléctrico y electrónico, la medición de voltaje es un parámetro esencial que debe medirse. Podemos medir el voltaje entre un punto en particular y la línea de tierra o de cero voltios en un circuito.
En un circuito trifásico, si medimos el voltaje entre cualquiera de una fase desde el punto trifásico y neutro, entonces se conoce como voltaje de línea a tierra.
De manera similar, si medimos el voltaje entre dos fases cualesquiera de las trifásicas, entonces se conoce como voltaje de línea a línea.
Hay varios instrumentos que se utilizan para medir el voltaje. Discutámoslo uno por uno.
Método del voltímetro
El voltaje entre dos puntos en un sistema se puede medir usando un voltímetro . Para medir un voltaje, se debe conectar un voltímetro en paralelo con el componente cuyo voltaje se va a medir.
Un cable del voltímetro debe estar conectado al primer punto y otro al segundo punto. Tenga en cuenta que el voltímetro nunca debe conectarse en serie.
El voltímetro también se puede usar para medir la caída de voltaje en cualquier componente o la suma de la caída de voltaje en dos o más componentes dentro de un circuito. La siguiente imagen muestra la conexión del voltímetro para la medición de voltaje a través de la resistencia.
Un voltímetro analógico funciona midiendo la corriente a través de una resistencia fija. Ahora, de acuerdo con la ley de ohm, la corriente a través de la resistencia es directamente proporcional al voltaje o la diferencia de potencial a través de la resistencia fija. Por tanto, podemos determinar el voltaje desconocido.
En la siguiente figura se muestra otro ejemplo de una conexión de voltímetro para medir el voltaje en una batería de 9 V.
Método del multímetro
En la actualidad, uno de los métodos más comunes para medir el voltaje es mediante el uso de un multímetro. El multímetro puede ser analógico o digital, pero los multímetros digitales se utilizan con mayor frecuencia debido a su mayor precisión y bajo costo.
La diferencia de voltaje o potencial en cualquier equipo se puede medir simplemente conectando sondas de multímetro en los dos puntos donde se medirá el voltaje. La medición del voltaje de la batería mediante el uso de un multímetro se muestra en la siguiente imagen.
Método del potenciómetro
El potenciómetro funciona según el principio de la técnica de equilibrio nulo. Mide el voltaje comparando un voltaje desconocido con el voltaje de referencia conocido. El circuito del potenciómetro para la medición de voltaje se muestra en la siguiente figura.

Otros instrumentos como un osciloscopio, un voltímetro electrostático también se pueden utilizar para medir el voltaje.
Diferencia entre voltaje y corriente (voltaje frente a corriente)
La principal diferencia entre voltaje y corriente es que el voltaje es la diferencia de potencial de las cargas eléctricas entre dos puntos en un campo eléctrico, mientras que la corriente es el flujo de cargas eléctricas de un punto al otro en un campo eléctrico.
Simplemente podemos decir que el voltaje es la causa de que la corriente fluya, mientras que la corriente es el efecto del voltaje.
Cuanto mayor sea el voltaje, más corriente fluirá entre dos puntos. Tenga en cuenta que, si dos puntos de un circuito tienen el mismo potencial, la corriente no puede fluir. La magnitud de un voltaje y una corriente dependen la una de la otra.
Otras diferencias entre voltaje y corriente se analizan en la siguiente tabla.
Voltaje | Actual |
El voltaje es la diferencia de potencial entre dos puntos en un campo eléctrico. | La corriente es el flujo de cargas entre dos puntos en un campo eléctrico. |
La unidad SI de voltaje es voltio. | La unidad SI de corriente es amperio o amperio. |
El símbolo de voltaje es V o ΔV o E. | El símbolo de la corriente es I. |
El voltaje se puede medir usando un voltímetro. | La corriente se puede medir con un amperímetro. |
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En un circuito paralelo , la magnitud del voltaje sigue siendo la misma. | En un circuito en serie, la magnitud de la corriente sigue siendo la misma. |
El voltaje crea un campo magnético a su alrededor. | La corriente crea un campo electrostático a su alrededor. |
Las dimensiones del voltaje son ![]() |
Las dimensiones de la corriente son ![]() |
En la analogía hidráulica, el potencial o voltaje eléctrico es equivalente a la presión del agua hidráulica. | En la analogía hidráulica, la corriente eléctrica es equivalente al caudal de agua hidráulica. |
El voltaje es la causa de la corriente que fluye en el circuito. | Una corriente eléctrica es el efecto de un voltaje. |
Diferencia entre voltaje y diferencia de potencial (voltaje vs diferencia de potencial)
No hay mucha diferencia entre el voltaje y la diferencia de potencial. Pero podemos describir la diferencia entre ellos de la siguiente manera.
El voltaje es la cantidad de energía requerida para mover una unidad de carga entre dos puntos, mientras que la diferencia de potencial es la diferencia entre el potencial más alto de un punto y el potencial más bajo del otro punto.
Debido a la carga puntual:
El voltaje es el potencial obtenido en algún punto considerando el otro punto de referencia en el infinito. Mientras que la diferencia de potencial es la diferencia de potencial entre dos puntos a distancias finitas de la carga. Matemáticamente se pueden expresar como,
Si prefiere una explicación en video del voltaje, vea el video a continuación:
¿Qué es un voltaje común?
Un voltaje común se define como el nivel de voltaje típico o la clasificación del aparato o equipo eléctrico.
A continuación se incluye una lista de voltaje común para varios aparatos o equipos eléctricos.
- Baterías de plomo-ácido utilizadas en vehículos eléctricos: 12 Voltios DC. La batería de 12 V consta de 6 celdas con un voltaje común de cada celda de 2,1 V. Tenga en cuenta que las celdas están conectadas en serie para aumentar la tensión nominal.
- USB: 5 voltios CC.
- Línea de transmisión de energía eléctrica de alto voltaje: 110 kV a 1200 kV AC.
- Líneas eléctricas del tren de alta velocidad (tracción): 12 kV y 50 kV AC o 0,75 kV y 3 kV DC.
- Fuente de alimentación TTL / CMOS: 5 Voltios.
- Una batería de níquel-cadmio recargable de celda única : 1,2 voltios.
- Pilas de linterna: 1,5 voltios DC.
Un voltaje común suministrado por la empresa distribuidora a los consumidores residenciales es
- 100 V, CA monofásica en Japón
- 120 V, CA monofásica en América
- 230 V, CA monofásica en India, Australia
Un voltaje común suministrado por la empresa distribuidora a los consumidores industriales son
- 200 V, CA trifásica en Japón
- 480 V, CA trifásica en América
- 415 V, CA trifásica en India
Aplicaciones de voltaje
Algunas de las aplicaciones del voltaje incluyen:
- Una de las aplicaciones más comunes del voltaje es determinar la caída de voltaje en un dispositivo o equipo eléctrico, como una resistencia.
- Se requiere la adición de voltaje para aumentar la clasificación de voltaje. Por lo tanto, las celdas están conectadas en serie para aumentar la clasificación de voltaje.
- El voltaje es la fuente de energía básica de todos los equipos eléctricos y electrónicos. Desde voltaje pequeño, es decir, 5 V hasta voltaje alto 415 V, se utilizan en varias aplicaciones.
- El bajo voltaje se usa generalmente para muchos equipos electrónicos y aplicaciones de control.
- Se utiliza alto voltaje para
- Para probar equipos eléctricos
- Impresión electrostática, Pintura electrostática, Recubrimiento electrostático de material
- Estudio de cosmología del espacio
- Precipitador electrostático (control de la contaminación del aire)
- Laboratorio de propulsión a chorro
- Tubos de rayos X
- Tubos de vacío de amplificador de alta potencia
- Espectroscopia de masas
- Prueba dieléctrica
- Pruebas de alimentos y bebidas
- Aplicaciones de electroaspersión e hilado, Electrofotografía
- Aplicación basada en plasma
- Detección de nivel
- Calentamiento por inducción
- Lámparas de destello
- SONAR, etc.…