Tensión: Que é?

Electrical4u

Campo: Electrónica Básica

China

Que é a tensión?

A tensión (tamén coñecida como diferenza de potencial eléctrico, forza electromotriz f.e.m., presión eléctrica ou tensión eléctrica) está definida como a diferenza de potencial eléctrico por unidade de carga entre dous puntos nun campo eléctrico. A tensión exprésase matematicamente (é dicir, en fórmulas) usando o símbolo “V” ou “E”.

Se buscas unha explicación máis intuitiva para axudar a explicar que é a tensión, salta a esta sección do artigo.

De outro modo, continuaremos abaixo cunha definición máis formal da tensión.

Nun campo eléctrico estático, o traballo necesario para mover unha unidade de carga entre dous puntos coñécese como tensión. Matematicamente, a tensión pode expresarse como,

$\begin{align*} Tensión = \frac{Traballo\,\,Realizado\ (W)}{Carga\ (Q)} \end{align*}$

Onde o traballo realizado está en xoules e a carga está en coulombs.

$\begin{align*} Así, Tensión = \frac{xoule}{coulomb} \end{align*}$

Pódese definir a tensión como a cantidade de enerxía potencial entre dous puntos nun circuito.

Un punto ten un potencial máis alto e os outros puntos teñen un potencial máis baixo. A diferenza de carga entre o potencial máis alto e o potencial máis baixo chámase tensión ou diferenza de potencial.

A tensión ou diferenza de potencial dá a forza aos electróns para fluir a través do circuito.

Canto maior sexa a tensión, maior será a forza, e polo tanto máis electróns fluirán a través do circuito. Sen tensión ou diferenza de potencial, os electróns moveríanse aleatoriamente no espazo libre.

A tensión tamén ás veces chámase "tensión eléctrica". Por exemplo, a capacidade de manexo de tensión dos cabos, como 1 kV, 11 kV e 33 kV, denominanse respectivamente cables de baixa tensión, alta tensión e super tensión.

Definición da Diferenza de Potencial como Potencial do Campo Eléctrico

Como se mencionou, a tensión define como a diferenza de potencial eléctrico por unidade de carga entre dous puntos nun campo eléctrico. Descríbamos isto usando ecuacións.

Consideremos dous puntos A e B.

O potencial do punto A respecto ao punto B defínese como o traballo realizado ao mover unha carga unitaria do punto A ao B na presencia do campo eléctrico E.

Matematicamente, isto pode expresarse como,

$\begin{align*} V_A_B = \frac{W}{Q} = -\int_B^A E^- * dl^-\end{align*}$

Isto tamén é unha diferenza de potencial entre os puntos A e B, con o punto B como punto de referencia. Tamén pode expresarse como,

$\begin{align*} V_A_B = V_A - V_B \end{align*}$

Agora, a tensión pode ser un concepto difícil de entender conceptualmente.

Por tanto, usaremos unha analogía con algo tangible—algo do mundo real—para facer que a tensión sexa máis fácil de entender.

Comprender a Tensión mediante Analogía

A "analogía hidráulica" é unha analogía común usada para axudar a explicar a tensión.

Na analogía hidráulica:

A tensión ou potencial eléctrico é equivalente á presión da auga hidráulica
A corrente eléctrica é equivalente ao caudal da auga hidráulica
A carga eléctrica é equivalente á cantidade de auga
Un conductor eléctrico é equivalente a unha tubería

Analogía 1

Considera un depósito de auga como o mostrado na figura inferior. A figura (a) mostra dous depósitos cheos ao mesmo nivel de auga. Polo tanto, a auga non pode fluir dun depósito a outro porque non hai diferenza de presión.

Agora, a figura (b) mostra dous depósitos cheos de auga a diferentes niveis. Polo tanto, hai unha diferenza de presión entre estes dous depósitos. Así, a auga fluirá dun depósito a outro ata que o nivel de auga dos dous depósitos sexa igual.

De forma semellante, se conectamos dúas baterías a través dun fío condutor con diferentes niveis de voltaxe, as cargas poden fluir da batería de maior potencial á batería de menor potencial. Polo tanto, a batería de menor potencial recarga ata que o potencial de ambas as baterías sexa o mesmo.

Analogía 2

Consideremos un depósito de auga situado a unha determinada altura sobre o solo.

A presión da auga no final do manguito é equivalente á voltagem ou diferenza de potencial nun circuito eléctrico. A auga no depósito é equivalente á carga eléctrica. Agora, se aumentamos a cantidade de auga no depósito, desenvólvese máis presión no final do manguito.

Por contra, se esvaziamos unha certa cantidade de auga do depósito, a presión creada no final do manguito disminuirá. Podemos supor que este depósito de auga é como unha batería de almacenamento. Cando a voltage da batería diminúe, as lámpanas tornanse máis débiles.

Analogía 3

Comprendamos como o traballo pode ser realizado pola voltagem ou diferenza de potencial nun circuito eléctrico. O circuito eléctrico móstrase na figura inferior.

Como se mostra no circuito hidráulico de auga, a auga flúe a través dun tubo impulsada por unha bomba mecánica. Un tubo é equivalente a un fío conductor nun circuito eléctrico.

Agora, se unha bomba mecánica produce unha diferenza de presión entre dous puntos, entón a auga presurizada será capaz de realizar traballo, como impulsar unha turbina.

De forma semellante, nun circuito eléctrico, a diferenza de potencial dunha batería pode facer fluir a corrente a través do condutor, polo que o traballo pode ser realizado pola corrente eléctrica en fluído, como iluminar unha lámpana.

Que unidades se usan para medir a voltagem?

Unidade SI da Voltagem

A unidade SI para a tensión eléctrica é o volt. Isto representa-se cun V. O volt é unha unidade derivada do sistema SI para a tensión eléctrica. O físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), que inventou a pila voltaica, que foi a primeira batería eléctrica, polo que a unidade de volt lle debe o seu nome en súa honra.

Volt en unidades base SI

O volt pode definirse como a diferenza de potencial eléctrico entre dous puntos nun circuito eléctrico que disipa un xullo de enerxía por coulomb de carga que pasa polo circuito eléctrico. Matematicamente, pode expresarse como,

$\begin{align*} 1\,\,Volt = \frac{potential \ energy} {chrage} = \frac{1\,\, joule}{1\,\,coulomb} = \frac{kg\,\, m^2}{A\,\,s^3} \end{align*}$

Polo tanto, o volt pode expresarse en termos das unidades base SI como $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ ou $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Tamén pode medirse en watts por ampere ou amperes veces ohms.

Fórmula da tensión

A fórmula básica para a tensión está mostrada na imaxe inferior.

Fórmula da Tensión 1 (Lei de Ohm)

Segundo a lei de Ohm, a tensión pode expresarse como,

$\begin{align*} Tensión = Corrente * Resistencia \end{align*}$

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Exemplo 1

Como se mostra no circuito seguinte, unha corrente de 4 A circula a través da resistencia de 15 Ω. Determina a caída de tensión a través do circuito.

Solución:

Datos proporcionados: $I = 4\,\,A$ , $R=15\,\,\Omega$

Segundo a lei de Ohm,

$\begin{align*} & V = I * R \\ & = 4 * 15 \\ & V = 60\,\,Volts \end{align*}$

Así, utilizando a ecuación, obtemos unha caída de tensión a través do circuito de 60 volts.

Fórmula de tensión 2 (Potencia e corrente)

A potencia transferida é o produto da tensión de alimentación e a corrente eléctrica.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Agora, substituímos $I=\frac{V}{R}$ na ecuación anterior e obtemos,

(1) $\begin{equation*} P = V * I = \frac{V^2}{R} \end{equation*}$

Así, obtemos que a tensión é igual á potencia dividida pola corrente. Matematicamente,

$\begin{align*} V = \frac{P}{I} \,\,Volts \end{align*}$

Exemplo 2

Como se mostra no circuito inferior, unha corrente de 2 A está circulando por unha lampa de 48 W. Determina a tensión de alimentación.

Solución:

Datos proporcionados: $I = 2\,\,A$ , $P = 48 \,\,W$

Segundo a fórmula entre voltagem, potencia e corrente mencionada arriba,

$\begin{align*} & V = \frac{P}{I} \\ & = \frac{48}{2} \\ & V = 24 \,\,Volts \end{align*}$

Así, usando a ecuación obtemos unha tensión de fornecemento de 24 voltios.

Fórmula de Tensión 3 (Potencia e Resistencia)

Segundo a ecuación (1), a tensión é a raíz cadrada do produto da potencia e a resistencia. Matematicamente,

$\begin{align*} V = \sqrt{P*R} \end{align*}$

Exemplo 3

Como se mostra no circuito seguinte, determina a tensión necesaria para que brillante unha lampa de 5 W con unha resistencia de corrente de 2 Ω.

Solución:

Datos proporcionados: $P = 5 \,\, W$ , $R = 2 \,\, \Omega$

Segundo a fórmula mencionada,

$\begin{align*} & V = \sqrt{P*R} \\ & = \sqrt{5*2} \\ & = \sqrt{10} \\ & V = 3.16 \,\,Volts \end{align*}$

Así, utilizando a ecuación, obtemos a tensión necesaria para que brillante unha lampa de $5 W, 2\Omega$ 3.16 Volts.

Símbolo de tensión no circuito (CA e CC)

Símbolo de tensión CA

O símbolo da tensión de corrente alternada (CA) é o seguinte:

企业微信截图_17098668569432.png — Símbolo de tensión CA

Símbolo de tensión CC

O símbolo da tensión de corrente continua (CC) é o seguinte:

Dimensións da tensión

A tensión (V) é unha representación do potencial eléctrico enerxético por unidade de carga.

As dimensións da tensión poden expresarse en termos de masa (M), lonxitude (L), tempo (T) e ampere (A) como se indica a continuación: $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

$\begin{align*} V = \frac{W}{Q} = \frac{M L^2 T^-^2}{A T} = M L^2 T^-^3 A^-^1 \end{align*}$

Debe notarse que algúns tamén usan I no canto de A para representar a corrente. Neste caso, a dimensión do voltaxe pode representarse como $M L^2 T^-^3 I^-^1$ .

Como medir o voltaxe

Nun circuito eléctrico ou electrónico, a medida do voltaxe é un parámetro esencial que debe medirse. Podemos medir o voltaxe entre un punto específico e a terra ou a liña de voltaxe cero nun circuito.

Nun circuito trifásico, se medimos o voltaxe entre calquera das fases dunha trifásica e o punto neutro, coñécese como voltaxe de liña a terra.

De forma semellante, se medimos o voltaxe entre calquera das dúas fases dunha trifásica, coñécese como voltaxe de liña a liña.

Existen diversos instrumentos para medir o voltaxe. Vamos discutir cada método.

Método do voltímetro

O voltaxe entre dous puntos nun sistema pode medirse empregando un voltímetro. Para medir un voltaxe, o voltímetro debe conectarse en paralelo co compoñente cuxo voltaxe se desexa medir.

Unha extremidade do voltímetro debe conectarse ao primeiro punto e outra ao segundo punto. Debe notarse que o voltímetro non debe conectarse en serie.

O voltímetro tamén pode utilizarse para medir a caída de tensión a través de calquera compoñente ou a suma da caída de tensión a través de dous ou máis compoñentes dentro dun circuito.

Un voltímetro analóxico funciona midindo a corrente a través dun resistor fixo. Agora, segundo a lei de Ohm, a corrente a través do resistor é directamente proporcional á tensión ou diferenza de potencial a través do resistor fixo. Así, podemos determinar a tensión descoñecida.

Outro exemplo de conexión dun voltímetro para a medida da tensión a través dunha batería de 9 V aparece na figura a continuación:

Método do multimetro

Nos días actuais, un dos métodos máis comúns para medir a tensión é utilizando un multimetro. O multimetro pode ser analóxico ou dixital, pero os multimetros dixitais son os máis comúnmente usados debido á súa maior precisión e baixo custo.

A tensión ou diferenza de potencial a través de calquera equipo pode medirse simplemente conectando as sondas dun multimetro entre os dous puntos onde se quere medir a tensión. A medida da tensión da batería utilizando un multimetro amósase na imaxe a continuación.

Multimeter for Voltage Measurement — Conexión do multimetro para a medida da tensión da batería

Método do potenciómetro

O potenciómetro funciona no principio da técnica de balance nulo. Mede a tensión comparando unha tensión descoñecida con unha tensión de referencia coñecida.

Outros instrumentos como o osciloscopio, o voltímetro electrostático tamén poden utilizarse para medir a tensión.

Diferenza entre Voltagio e Corrente (Voltagio vs Corrente)

A principal diferenza entre o voltagio e a corrente é que o voltagio é a diferenza de potencial eléctrico entre dous puntos nun campo eléctrico, mentres que a corrente é o fluxo de cargas eléctricas dun punto a outro nun campo eléctrico.

Podemos dicir simplemente que o voltagio é a causa do flujo da corrente mentres que a corrente é o efecto do voltagio.

Canto maior é o voltagio, máis corrente fluirá entre dous puntos. Nota que se dous puntos nun circuito están ao mesmo potencial, a corrente non pode fluir entre estes puntos. A magnitude do voltagio e a corrente dependen unha da outra (segundo a Lei de Ohm).

Outras diferenzas entre o voltagio e a corrente discútanse na táboa a continuación.

Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)} — Diferenza entre voltaxe e corrente

Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)} — Diferenza entre voltaxe e corrente

Diferenza entre voltaxe e diferenza de potencial (Voltaxe vs Diferenza de potencial)

Non hai moita diferenza entre o voltaxe e a diferenza de potencial. Pero podemos describir a diferenza entre eles de seguinte xeito.

O voltaxe é a cantidade de enerxía necesaria para mover unha carga unitaria entre dous puntos, mentres que a diferenza de potencial é a diferenza entre o potencial máis alto dun punto e o potencial máis baixo do outro punto.

Debido á carga puntual:

O voltaxe é o potencial obtido en algún punto considerando o outro punto de referencia no infinito. Mentres que a diferenza de potencial é a diferenza de potencial entre dous puntos a distancias finitas da carga. Matematicamente poden expresarse como,

$\begin{align*} Potential = V = \frac{Q}{4 \pi \epsilon_0 R} \end{align}$

$\begin{align*} Potential \,\, Difference= V_1_2 = \frac{Q}{4 \pi \epsilon_0}(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}) \end{align}$

Se prefires unha explicación en vídeo do voltaxe, consulta o vídeo a continuación:

Que é un voltaxe común?

Un voltaxe común define como o nivel ou calificación típica de voltaxe do aparello ou equipo eléctrico.

A continuación, está listada a tensión común para diversos aparellos ou equipos eléctricos.

Baterías de plomo-ácido usadas en vehículos eléctricos: 12 Volts DC. A batería de 12 V consiste en 6 celdas con unha tensión común de cada celda de 2.1 V. Nótese que as celdas están conectadas en serie para aumentar a clasificación de tensión.
Células solares: Xeralmente producen unha tensión de aproximadamente 0.5 Volts DC en condicións de circuito aberto. No obstante, múltiples células solares están frecuentemente conectadas en serie para formar painéis solares, que poden dar unha tensión total máis alta.
USB: 5 Volts DC.
Línea de transmisión de corrente eléctrica de alta tensión: 110 kV a 1200 kV AC.
Líneas de corrente (tracción) de trens de alta velocidade: 12 kV e 50 kV AC ou 0.75 kV e 3 kV DC.
Alimentación TTL/CMOS: 5 Volts.
Unha batería recargable de níquel-cádmio de célula única: 1.2 Volts.
Baterías de linternas: 1.5 Volts DC.

A tensión común suministrada pola compañía de distribución aos consumidores residenciais é:

100 V, 1-fase AC no Xapón
120 V, 1-fase AC na América
230 V, 1-fase AC na India, Australia

A tensión común suministrada pola compañía de distribución aos consumidores industriais é:

200 V, 3-fase AC no Xapón
480 V, 3-fase AC na América
415 V, 3-fase AC na India

Aplicacións da Tensión

Algúns das aplicacións da tensión inclúen:

Unha das aplicacións máis comúns da tensión é determinar o caída de tensión a través dun dispositivo ou equipo eléctrico como un resistor.
A adición de tensión é necesaria para aumentar a clasificación de tensión. Polo tanto, as celdas están conectadas en serie para aumentar a clasificación de tensión.
A tensión é a fonte de enerxía básica de cada peza de equipo eléctrico e electrónico. Desde pequenas tensións (5 V) ata altas tensións (415 V) empéganse en diversas aplicacións.
A baixa tensión adoita usarse para moitos equipos electrónicos e aplicacións de control.
A alta tensión úsase para

Impresión electrostática, pintura electrostática, revestimento electrostático de materiais
Estudo cosmolóxico do espazo
Precipitador electrostático (control da contaminación do aire)
Laboratorio de propulsión a chorro
Tubos de raios X
Tubos de amplificación de alta potencia a vacío
Espectrometría de masa
Probas dieléctricas
Probas de alimentos e bebidas
Aplicacións de pulverización e hilado electrostáticos, electrofotografía
Aplicacións baseadas en plasma
Sensores de nivel
Calor por indución
Lámpadas de flash
SONAR
Para probas de equipos eléctricos

Fonte: Electrical4u

Declaración: Respetar o original, bons artigos merecen ser compartidos, se hai infracción por favor contacte para eliminar.

Dá unha propina e anima ao autor

Temas:

Electricidade Básica

Tensión

Sobre os expertos

Electrical4u

China

Área de especialización

Basic Electrical

Artigo profesional

607

Recomendado

Máis

Unidade de Anel Principal de Alta Tensión sen SF₆: Axitación das Características Mecánicas

(1) A separación de contacto determinase principalmente por parámetros de coordinación de aislamiento, parámetros de interrupción, material de contacto da unidade principal de anel sen SF₆ de alta tensión e o deseño da cámara de sopro magnético. Na aplicación práctica, unha separación de contacto maior non é necesariamente mellor; en cambio, a separación de contacto debe axustarse o máis próximo posible ao seu límite inferior para reducir o consumo de enerxía e prorrogar a vida útil.(2) A determ

James

12/10/2025

Liñas de Distribución de Baixa Tensión e Requisitos de Distribución de Enerxía para Obra Civil

As liñas de distribución de baixa tensión refírense aos circuitos que, a través dun transformador de distribución, reducen a alta tensión de 10 kV ao nivel de 380/220 V, é dicir, as liñas de baixa tensión que van desde a subestación ata o equipo final de uso.As liñas de distribución de baixa tensión deben terse en conta durante a fase de deseño das configuracións de cableado da subestación. Nas fábricas, para os talleres con unha demanda relativamente alta de potencia, adoitan instalarse subesta

James

12/09/2025

Como os harmónicos de tensión afectan ao calentamento do transformador de distribución H59

O Impacto dos Harmónicos de Voltaxe nos Transmisores de Distribución H59Os transmisores de distribución H59 son un dos equipos máis críticos nos sistemas de enerxía, principalmente funcionando para converter a electricidade de alta voltaxe da rede eléctrica en electricidade de baixa voltaxe necesaria para os usuarios finais. No entanto, os sistemas de enerxía contén numerosas cargas e orixes non lineares, que introducen harmónicos de voltaxe que afectan adversamente o funcionamento dos transmiso

Echo

12/08/2025

Principais causas de fallo do transformador de distribución H59

1. SobrecargaPrimeiro, co melloramento do nivel de vida das persoas, o consumo de electricidade aumentou rapidamente en xeral. Os transformadores de distribución H59 orixinais teñen unha capacidade pequena—“un cabalo pequeno a tirar dun carro grande”—e non poden satisfacer as necesidades dos usuarios, provocando que os transformadores operen en condicións de sobrecarga. Segundo, as variacións estacionais e as condicións meteorolóxicas extremas levan a unha demanda máxima de electricidade, causan

Felix Spark

12/06/2025

Voltage	Current
The voltage is the difference in potential between two points in an electric field.	The current is the flow of charges between two points in an electric field.
The symbol of the current is I.	The SI unit of current is ampere or amp.
The symbol of voltage is V or ΔV or E.	The symbol of current is I.
Voltage can be measured by using a voltmeter.	Current can be measured by using an ammeter.
$Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)}$	$Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)}$
$1\ Volt=\frac{1\ joule}{1\ coulomb}$	$1\ Ampere=\frac{1\ coulomb}{(1\ second)}$
In a parallel circuit, the magnitude of voltage remains the same.	In a series circuit, the magnitude of the current remains the same.
The voltage creates a magnetic field around it.	The current creates an electrostatic field around it.
Dimensions of voltage is $ML^2 T^-^3 A^-^1$	Dimensions of current is $MLTA^1$
In the hydraulic analogy, electric potential or voltage is equivalent to hydraulic water pressure.	In the hydraulic analogy, electric current is equivalent to hydraulic water flow rate.
The voltage is the cause of the current flowing in the circuit.	An electric current is the effect of a voltage.