Medición de Voltaje: Una Guía Completa
En el campo de la física, el voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Denotado por la letra V, se define como la cantidad de energía de trabajo necesaria para mover una unidad de carga eléctrica desde un punto de referencia (a) a un punto específico (b) en un campo eléctrico. Se representa como ΔV = Va – Vb. Aunque el concepto de potencial eléctrico es útil para comprender los fenómenos eléctricos, solo las diferencias en la energía potencial son medibles.
Uso del Voltímetro
Las diferencias en energía potencial se miden con un voltímetro. Generalmente, se utiliza un potencial de referencia común, como el suelo del sistema, como uno de los puntos. Un voltaje puede representar una fuente de energía o la pérdida, disipación o almacenamiento de energía.
Los voltímetros son instrumentos utilizados para medir la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en un circuito eléctrico. Para encontrar la diferencia de potencial entre dos puntos en el circuito, se conectan los terminales del voltímetro entre esos puntos sin romper o cortar el cable. Los voltímetros se conectan en paralelo y se fabrican en una amplia gama de estilos. Algunos son alimentados por separado (por ejemplo, por una batería), y otros por la fuente de voltaje medida. Su funcionalidad suele estar integrada en los multímetros modernos.
Características de un Voltímetro Ideal
Un voltímetro ideal tendría una resistencia infinita, de modo que su conexión entre dos puntos en un circuito no alteraría ninguna de las corrientes. Los voltímetros reales siempre tienen una resistencia finita, pero un voltímetro debe tener suficiente resistencia para que su conexión a un circuito no cambie las otras corrientes de manera apreciable.
Los voltímetros que pueden medir una diferencia de potencial de 1 μV son comunes, y se pueden alcanzar sensibilidades hasta de 10-12. Los medidores digitales pueden ser de alta precisión, típicamente mejor que el 1%. Los instrumentos de prueba especialmente calibrados tienen mayores precisión.
Símbolo del Voltímetro
En los diagramas de circuitos, un voltímetro se representa por la letra V en un círculo, con dos líneas emergentes que representan los dos puntos de medición.
Voltímetro y Analogía Hidráulica
La analogía hidráulica, o la analogía eléctrico-fluido, es una analogía ampliamente utilizada entre la hidráulica y la electricidad, útil para la enseñanza y para aquellos que luchan por comprender cómo funcionan los circuitos. También se puede aplicar a problemas de transferencia de calor.
Dado que la corriente eléctrica es invisible y los procesos en juego en la electrónica son a menudo difíciles de demostrar, los diversos componentes electrónicos se representan mediante equivalentes hidráulicos. La relación entre voltaje y corriente se define (en dispositivos óhmicos como resistencias) por la Ley de Ohm, análoga a la ecuación de Hagen-Poiseuille, ya que ambos son modelos lineales que relacionan flujo y potencial en sus respectivos sistemas. La electricidad (así como el calor) se entendió originalmente como un tipo de fluido, y los nombres de ciertas cantidades eléctricas (como la corriente) se derivan de equivalentes hidráulicos. El voltaje es como la diferencia de presión que empuja el agua a través de la manguera. Se mide en voltios (V). Este modelo asume que el agua fluye horizontalmente para que se pueda ignorar la fuerza de gravedad. Por lo tanto, el voltímetro es equivalente a la medición de la diferencia de presión.
Tipos de Voltímetros
Los diferentes tipos de voltímetros se determinan por el principio de construcción y los tipos de medición, que son:
Voltímetro de Bobina Móvil con Imán Permanente (PMM)
Voltímetro de Hierro Móvil
Voltímetro Digital (DVM)
Electrodinamómetro
Voltímetro de Tipo Rectificador
Voltímetro de Inducción
Voltímetro Electrostático
Conclusión
La medición de voltaje es fundamental en el estudio y aplicación de la electricidad. Los voltímetros, con sus diferentes tipos y características, ofrecen una herramienta esencial para medir la diferencia de potencial eléctrico, permitiendo un análisis preciso y efectivo de los circuitos eléctricos.
