Tensión eléctrica

dereita|miniatura|Símbolo internacional de seguranza: "Atención, risco de choque eléctrico" (ISO 3864).

A **tensión eléctrica**, tamén denominada **diferenza de potencial** ou **voltaxe**, é a diferenza de potencial eléctrico entre dous puntos. A súa unidade de medida é o Volt, en homenaxe ao físico italiano Alessandro Volta.
É, pois, unha magnitude física. Tamén se pode definir como o traballo por unidade de carga exercido polo campo eléctrico sobre unha partícula cargada para movela entre dúas posicións determinadas. Pódese medir cun voltímetro.

A tensión é independente do camiño percorrido pola carga e depende exclusivamente do potencial eléctrico dos puntos A e B no campo eléctrico, que é un campo conservativo.

Se dous puntos que teñen unha diferenza de potencial se unen mediante un condutor, producirase un fluxo de electróns. Parte da carga que crea o punto de maior potencial trasladarase a través do condutor ao punto de menor potencial e, en ausencia dunha fonte externa (xerador), esta corrente cesará cando ambos puntos igualen o seu potencial eléctrico (lei de Henry). Este traslado de cargas é o que se coñece como corrente eléctrica.

Cando se fala sobre unha diferenza de potencial nun só punto, ou potencial, refírese á diferenza de potencial entre este punto e algún outro onde o potencial se defina como cero.

## Características
O potencial eléctrico mide a forza que unha carga eléctrica experimenta no seo dun campo eléctrico, expresa pola lei de Coulomb, polo tanto a tensión é a tendencia que unha carga ten de ir dun punto para outro. Normalmente tómase un punto que se considera de tensión cero e mídese a tensión do resto dos puntos relativos a este.

A tensión eléctrica entre dous puntos, ou sexa [(+) e (-)] é definida matematicamente como a integral de liña do campo eléctrico:

: V_a - V_b = \int _a ^b \mathbf{E}\cdot d\mathbf{l} = \int _a ^b E \cos \phi dl.

Para facilitar o entendemento da tensión eléctrica pódese facer un paralelo desta coa presión hidráulica. Canto maior a diferenza de presión hidráulica entre dous puntos, maior será o fluxo, caso haxa comunicación entre estes dous puntos. O fluxo (que en electrodinámica sería a corrente eléctrica) será así unha función da presión hidráulica (tensión eléctrica) e da oposición á pasaxe do fluído (resistencia eléctrica). Este é o fundamento da lei de Ohm, para a corrente continua:

: U = R \cdot I 

onde:
* R = Resistencia (Ohms)
* I = Intensidade da corrente (Amperes)
* U = Diferenza de potencial ou tensión (Volts)

En corrente alternada, substitúese a resistencia pola impedancia:

: U = Z \cdot I 

onde:
* Z = Impedancia (Ohms)

Polo método fasorial, en corrente alternada, todas as variábeis da ecuación son complexas. A impedancia representa, alén da resistencia a pasaxe de corrente eléctrica, tamén o deslocamento angular na forma de onda producido polo equipamento (capacitores e bobinas ou indutores).

## Polaridade en corrente continua 
[miniatura|450px|[Polaridade dunha diferenza de potencial.]]

Cando entre dous puntos dun circuíto pode circular unha corrente eléctrica continua, a polaridade da tensión vén determinada polo sentido que segue a corrente (cargas positivas), que é oposto ao sentido que seguen os electróns (cargas negativas); isto é, desde o punto con maior potencial cara ao que ten menor potencial. Polo tanto, se polo resistor R da figura da dereita circula unha corrente de intensidade I, desde o punto A até o B, producirase unha caída de tensión na mesma coa polaridade indicada.

## Tensión en compoñentes pasivos 
A diferenza de potencial entre os terminais dun compoñente pasivo dependen das características do compoñente e da intensidade da corrente eléctrica.

### Tensión nun condensador 
:V = \frac{1}{C} \cdot q = \frac{1}{C} \cdot \int_{0}^{t} i \cdot dt + \frac{q_0}{C}

### Tensión nunha bobina 
:V = L \cdot \frac{di}{dt}

## Tensión eficaz 
[miniatura|Un [multímetro coa función de voltímetro seleccionada. En corrente alterna indica o valor eficaz da tensión.]]

A tensión eficaz ou valor eficaz da tensión é o valor medido pola maioría dos voltímetros de corrente alterna. Equivale a unha tensión constante que, aplicada sobre unha mesma resistencia eléctrica, consome a mesma potencia eléctrica, transformando a enerxía eléctrica en enerxía térmica por efecto Joule.

A enerxía consumida nun período de tempo *T* por unha resistencia eléctrica é igual a

:W = P \cdot T = I_{ef}^2 \cdot R \cdot T = \frac{1}{R} \cdot V_{ef}^2 \cdot T = \frac{1}{R} \cdot {\int_{0}^{T} {V^2(t)}\, dt},

onde *W* é a enerxía consumida, *P* é a potencia, *T* é o período de tempo, *Ief* é a intensidade eléctrica, *Vef* é a tensión eficaz e *V(t)* é o valor instantáneo da tensión en función do tempo *t*.

Despexando a tensión eficaz obtense a media cuadrática da tensión:
:V_{ef} = \sqrt {{1 \over {T}} {\int_{0}^{T} {V^2(t)}\, dt}}.

[miniatura|[Sinusoide|Onda sinusoidal.]]
En corrente alterna, a tensión varía conforme unha onda sinusoidal.

:V(t)=V_0 \cdot \sin(\omega t + \phi),

onde se expresa a tensión *V* en función do tempo *t*. *V0* é a amplitude da tensión, \omega é a frecuencia angular e \phi é o desfase.

Tomando como período de integración o período da onda (T = 2\pi/\omega), tense:

:V_{ef} = \sqrt {{\frac{\omega}{2\pi}} {\int_{0}^{\frac{2\pi}{\omega}} {V_0^2 \sin^2(\omega t)}\, dt}};
Como a amplitude da tensión *V0* é constante pode sacarse fóra da integral.
:V_{ef} = \sqrt {{\frac{V_0^2\omega}{2\pi}} {\int_{0}^{\frac{2\pi}{\omega}} {\sin^2(\omega t)}\, dt}}.
Aplicando unha identidade trigonométrica para eliminar a potencia cuadrática dunha función trigonométrica:
:V_{ef} = \sqrt {{\frac{V_0^2\omega}{2\pi}} {\int_{0}^{\frac{2\pi}{\omega}} \, dt}};
Integrando:
:V_{ef} = \sqrt {{\frac{V_0^2\omega}{2\pi}} \Big [ {\frac{t}{2}-\frac{\sin({2\omega t})}{4\omega}} \Big ]_{0}^{\frac{2\pi}{\omega}} }
:V_{ef} = \sqrt {{\frac{V_0^2\omega}{2\pi}} \cdot \frac{\pi}{\omega} }
:V_{ef} = \frac{1}{\sqrt {2}} V_0

## Notas