Tensión (electricidad) para niños
En física e ingeniería, especialmente en el estudio del electromagnetismo, la tensión o diferencia de potencial (también conocida como voltaje) es una magnitud física que mide la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Imagina que es como la "presión" que empuja la electricidad a través de un circuito.
También podemos decir que es la energía necesaria para mover una partícula cargada de un punto a otro dentro de un campo eléctrico. Se mide con un aparato llamado voltímetro. Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el voltio.
La tensión entre dos puntos, por ejemplo, A y B, no depende del camino que siga la carga para ir de A a B. Solo depende del potencial eléctrico de esos puntos en el campo eléctrico.
Si dos puntos tienen una diferencia de potencial y los conectamos con un cable, los electrones se moverán. La carga del punto con mayor potencial se moverá hacia el punto con menor potencial. Este movimiento de cargas es lo que conocemos como corriente eléctrica. Si no hay una fuente de energía (como una batería), este movimiento se detendrá cuando ambos puntos tengan el mismo potencial eléctrico.
Cuando hablamos del potencial en un solo punto, nos referimos a la diferencia de potencial entre ese punto y otro que consideramos como "cero". A menudo, el potencial de la tierra se toma como cero.
Contenido
¿Qué es el Voltio?
El voltio es la unidad de medida de la tensión. Un voltio equivale a un julio (unidad de energía) por cada coulomb (unidad de carga eléctrica). Esto significa que si se necesita un julio de energía para mover un coulomb de carga entre dos puntos, la diferencia de potencial entre esos puntos es de un voltio.
La diferencia de tensión se representa con el símbolo 
, o simplemente V (especialmente en países de habla inglesa) o U (a nivel internacional), como en las leyes de Ohm o las leyes de Kirchhoff.
¿Cómo se mueven las cargas?
La tensión se define de tal manera que las partículas con carga negativa son atraídas hacia lugares con mayor tensión, mientras que las partículas con carga positiva son atraídas hacia lugares con menor tensión. Por eso, la corriente eléctrica en un cable o resistor siempre fluye desde un punto de mayor tensión a uno de menor tensión.
Antiguamente, a la tensión se le llamaba "presión". Incluso hoy en día, se sigue usando el término "tensión" en frases como "alta tensión".
Entendiendo la Tensión con una Analogía
Para entender mejor la electricidad, podemos usar una analogía con el agua en tuberías:
- Agua: Representa a los electrones que se mueven.
- Bomba de agua: Es como la fuente de tensión (una batería o un generador). La bomba ejerce presión sobre el agua (electrones). Si la bomba está apagada, no hay movimiento. Si está encendida, hay una diferencia de presión (tensión) que mueve el agua (electrones).
- Zona estrecha en la tubería: Imagina una parte de la tubería muy estrecha por donde el agua tiene dificultad para pasar. Esto es como la resistencia eléctrica, que dificulta el paso de los electrones.
Si hay una diferencia de potencial entre dos puntos, por ejemplo, A y B, y el potencial en A es mayor que en B, se creará un campo eléctrico que moverá los electrones de A hacia B. Para que haya un flujo continuo de electricidad y se realice un trabajo, debe haber un camino cerrado por donde los electrones puedan circular.
Tensión en Componentes Eléctricos
La diferencia de potencial en los extremos de un componente eléctrico depende de sus características y de la cantidad de corriente eléctrica que pasa por él.
Tensión en una Resistencia
La tensión en una resistencia eléctrica se calcula con la ley de Ohm: 
Donde V es la tensión (voltios), I es la corriente (amperios) y R es la resistencia (ohmios).
Tensión en una Bobina
Una bobina es un cable enrollado en espiral. En corriente alterna (que cambia de magnitud con el tiempo), una bobina genera una tensión en sus extremos. Si la bobina es constante, la tensión es: 
Donde L es la inductancia de la bobina y Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \frac{di}{dt} es el cambio de corriente en el tiempo.
Tensión en un Condensador
Un condensador es un componente que almacena carga eléctrica. Consiste en dos placas conductoras separadas por un material aislante. Cuando se aplica tensión, los electrones se acumulan en una placa y se alejan de la otra. La relación entre la corriente y la tensión en un condensador es: 
Donde C es la capacitancia del condensador y Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \frac{dV}{dt} es el cambio de tensión en el tiempo.
Tensión Eficaz
La tensión eficaz es el valor que miden la mayoría de los voltímetros cuando trabajan con corriente alterna. Es como el valor "promedio" de la tensión que cambia constantemente. Imagina que es la tensión constante que produciría el mismo calor en una resistencia eléctrica que la tensión variable de la corriente alterna.
Para una onda sinusoidal (como la corriente alterna de tu casa), la tensión eficaz se calcula así: 
Donde Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): V_{\rm ef} es la tensión eficaz y 
es la tensión máxima (amplitud) de la onda. Esto significa que la tensión eficaz es aproximadamente el 70.7% de la tensión máxima.
Leyes Importantes de la Tensión
La tensión es una de las tres variables principales en electricidad, junto con la corriente y la impedancia eléctrica. Hay dos leyes fundamentales que las relacionan:
- Ley de Ohm: Esta ley dice que la tensión (V) en un circuito es igual a la corriente (I) multiplicada por la impedancia (Z). Se expresa como
. - Segunda Ley de Kirchhoff (o Ley de las Tensiones): Esta ley establece que si sumas todas las caídas de tensión en un circuito cerrado, el resultado siempre será cero. Es como decir que la energía que se entrega en un circuito es igual a la energía que se consume.
Historia de la Tensión
El término "fuerza electromotriz" fue usado por primera vez por el científico Alessandro Volta en 1798. Volta se refería a una fuerza que no era solo electrostática, sino también electroquímica. Más tarde, Michael Faraday retomó el término en relación con la inducción electromagnética en la década de 1820. Sin embargo, en ese tiempo no había una definición clara de la tensión ni una forma precisa de medirla. Volta fue importante porque distinguió entre la fuerza electromotriz (la "fuerza" que impulsa la corriente) y la tensión (la diferencia de potencial que se observa).
Galería de imágenes
-
El campo eléctrico alrededor de la varilla ejerce una fuerza sobre la bola de médula cargada, en un electroscope.
-
En un campo estático, el trabajo es independiente de la trayectoria.
