Voltio
En 1791, Luigi Galvani tocó una pata de rana con dos metales distintos, y la pata se contrajo. Galvani pensó que la electricidad residía en la propia rana. Alessandro Volta creía que la causa estaba en los metales. Para demostrarlo, en 1800 apiló discos de cobre y de cinc separados por paño empapado en agua salada. La pila daba corriente sin rana alguna.
Fue la primera batería. La unidad de tensión recibió el nombre de Volta en 1881. Un voltio es un julio por culombio: la energía que gana cada culombio de carga al atravesar la fuente. Una pila AA da 1,5 V, un enchufe 230 V y los cables de las líneas de alta tensión, cientos de kilovoltios.
| Notación | V |
| Definición | julio por culombio · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Valores de referencia | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · pila Weston — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Introducida | 1881, Congreso Internacional de Electricistas · en el SI desde 1960 |
| Normas | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Valores típicos | 1,5 V — pila · 230 V — enchufe · 400 kV — línea de alta tensión |
01 · Definición
Un julio por cada culombio
La tensión U indica cuánta energía gana o cede una carga al pasar de un punto de un circuito a otro. Un voltio es un julio por culombio. Una pila de 1,5 V entrega a cada culombio julio y medio, y la bombilla del circuito los toma y los convierte en luz y calor.
La tensión siempre se mide entre dos puntos. El voltímetro se conecta a los dos extremos de un tramo, no intercalado en el circuito. La corriente por el tramo es igual a la tensión dividida entre la resistencia: es la ley de Ohm.
Por qué las líneas eléctricas llevan cientos de kilovoltios
El hervidor necesita una potencia de 2 kW. Se puede transmitir con poca corriente a alta tensión o con mucha corriente a baja tensión. La potencia es la tensión multiplicada por la corriente. El cable de la fuente al hervidor tiene una resistencia de 1 Ω, unos 60 m de hilo de cobre de 1 mm² de sección. Los puntos azules son la corriente: cuanto más rápido van, mayor es. El cable se enrojece por el calor que se pierde en él.
Un electrón que atraviesa una tensión de 1 V gana una energía de 1 eV, un electronvoltio. Es una medida cómoda para átomos y partículas. Un fotón de luz verde lleva unos 2,3 eV, uno de rayos X decenas de miles y los protones del Gran Colisionador de Hadrones, 6,8 TeV.
Par a par, voltio a voltio
A la izquierda, la pila: de abajo arriba, cinc, cobre y paño empapado en agua salada, par tras par. A su lado, la escalera de potencial: cada par lo sube un peldaño, y dentro del paño, con corriente, baja un poco. Un cable va de lo alto de la pila, a través de un interruptor, a la carga y vuelve a la base. Los puntos azules son electrones: van del cinc al cobre pasando por la carga. A la derecha, un voltímetro conectado a los extremos de la pila. Mientras circula corriente, en el cobre se acumulan burbujas de hidrógeno y la tensión baja lentamente. Haga clic en la escena para cerrar o abrir el interruptor.
Añada pares y observe el voltímetro.
02 · Conversión
| Unidad | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Una neurona en reposo mantiene unos −70 mV a través de una membrana de 5 nm de grosor. El campo en ella es de unos 14 MV/m.
Una batería de coche de 12 V entrega a cada culombio 12 J. El motor de arranque toma cientos de amperios: kilovatios de potencia.
El estatvoltio del sistema CGS equivale a casi 300 V, más exactamente a 299,792 458 V.
03 · Órdenes de magnitud
04 · Instrumentos de medida
05 · Reglas de escritura
06 · Unidades vecinas
07 · Sección histórica
Desde 1990 el voltio se conserva con uniones Josephson. Una unión superconductora bajo microondas de frecuencia f da una tensión en escalones exactos de f/K_J, donde K_J = 2e/h es la constante de Josephson. Desde 2019 es exacta: 483 597,848 4 GHz/V. Una cadena de decenas de miles de uniones da 10 V con un error de milmillonésimas.
Antes, el patrón era la pila normal Weston, un recipiente de cadmio y mercurio con forma de letra H. A 20 °C daba 1,018 64 V. El voltio internacional de 1908 resultó ser un 0,034 % mayor que el actual.
Catálogo de magnitudes
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