Potencial eléctrico: definición, unidad (voltio) y energía por carga

Una buena analogía es el agua en el estanque de un molino. En un estanque, el agua tiene energía potencial gravitatoria debido a la altura a la que se encuentra sobre el nivel del mar. Cuando el agua pasa por una caída, pierde energía. Puede haber un estanque en las colinas con 100 litros de agua y 1000 julios de energía en el estanque, por lo que hay 10 julios de energía por litro. Otro estanque podría tener 100 litros de agua pero sólo 500 julios de energía porque el estanque está en un valle más bajo. Este estanque tiene 5 julios por litro. Del mismo modo, podríamos tener 100 culombios de carga con 1000 julios de energía potencial eléctrica almacenados en algún lugar, quizá en un circuito eléctrico. El potencial eléctrico sería de 10 julios de energía por culombio. En otro lugar, tal vez en el mismo circuito eléctrico, podría haber un potencial eléctrico de 5 julios por culombio.

Al igual que una masa cae desde un lugar donde tiene una energía potencial más alta, un avión o algún lugar del universo, hasta donde tiene una energía potencial más baja, el suelo o un lugar diferente del universo, lo mismo ocurre con las cargas. Las cargas siempre irán a donde tengan un potencial eléctrico más bajo o potencial. Esta ida también se llama "caída". Un grupo de cargas o un objeto cargado caerá desde donde haya un potencial eléctrico de 10 julios por culombio a donde haya un potencial eléctrico de 5 julios por culombio, o desde un lugar con un potencial eléctrico de 10 voltios a uno con un potencial eléctrico de 5 voltios. Si hay 20 culombios de carga en un objeto, éste pasará de tener una energía potencial eléctrica (EPE) de 200 julios (20 c x (10 j/c) = 200 julios) en el lugar con un potencial eléctrico de 10 voltios a una energía potencial eléctrica de 100 julios (20 c x (5 j/c) = 100 julios) en el lugar con un potencial eléctrico de 5 voltios.

Aunque este concepto también es válido para la gravedad, no se utiliza. Casi siempre es más útil pensar y utilizar la energía potencial gravitatoria total, EPG, de un objeto y no utilizar la EPG por kilogramo. En electricidad, a menudo es más útil utilizar el potencial eléctrico, la EPE por carga, en lugar de utilizar la energía potencial eléctrica total.

El potencial eléctrico no es lo mismo que la energía potencial eléctrica. Es la energía potencial eléctrica por unidad de carga. El potencial eléctrico no es lo mismo que la diferencia de potencial eléctrico. La diferencia de potencial eléctrico también se denomina tensión (véase la página de la tensión).

Tenga en cuenta que el voltio y el voltaje son dos cosas diferentes. El voltio es una unidad con la que medimos algo. Tanto el potencial eléctrico como el voltaje son cosas que medimos, y el voltio es la unidad de medida para ambos. Sí, un poco confuso, pero es así. El símbolo de la unidad voltio se escribe con una V (9 voltios o 9 V). Cuando el voltaje se utiliza en una fórmula, el símbolo para el voltaje es una v minúscula. ( por ejemplo, voltaje = corriente x resistencia o v = ir) Esto distingue la diferencia entre voltios (V) y tensión (v) cuando sólo hay un símbolo de una sola letra para seguir. Los ingenieros eléctricos utilizan el símbolo "e" para la tensión (por ejemplo, e=ir) para distinguir la diferencia más claramente.