Aquí se supone que en un futuro, esperemos que no muy lejano, vaya un mini/micro/pico curso de electrónica básica. Intentaremos explicar con términos sencillos, y con las matemáticas justas, los principios de funcionamiento de los dispositivos electrónicos más comunes, así como los circuitos típicos de aplicación.

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Llamamos carga eléctrica a la cantidad de electricidad que tiene un cuerpo. A pesar de que la materia -los átomos- es eléctricamente neutra, no ocurre así con las partículas que la componen.

Las partículas subatómicas que componen los átomos son: Protones: están en el núcleo y tienen carga positiva. Neutrones: están en el núcleo y no tienen carga, ni positiva ni negativa. Electrones: están en la corteza (las capas exteriores del átomo) y tienen carga negativa.

Los átomos son neutros eléctricamente. Esto quiere decir que no poseen carga neta, o lo que es lo mismo, que la suma de sus cargas positivas y negativas da cero. Sin embargo, la carga de un átomo puede verse alterada si su número de electrones aumenta (adquiere carga negativa) o disminuye (adquiere carga positiva).

Una carga eléctrica situada en el espacio, solo por el hecho de estar ahí, produce un campo eléctrico y provoca una fuerza de atracción o repulsión con otras cargas situadas dentro del campo eléctrico generado. Si las dos cargas eléctricas son del mismo signo se repelen, mientras que si son de signo contrario sufrirán una fuerza de atracción.

Vamos ahora a conceptos un poco más abstractos. Se dice que cuando tenemos un campo eléctrico presente, el potencial eléctrico de un punto del espacio es el trabajo necesario para trasladar una carga positiva desde un punto de referencia hasta el punto del espacio considerado.

Vamos a explicar esto otra vez para que se entienda mejor:

• Supongamos que tenemos una carga positiva en un punto del espacio. Vamos a suponer también que esta carga es inmóvil.
• Esta carga positiva origina un campo eléctrico a su alrededor.
• Imaginemos ahora que tenemos una segunda carga eléctrica, esta vez negativa, situada a una distancia determinada de la primera (pongamos que 1 metro).
• Dichas cargas, por el hecho de ser opuestas, experimentarán una fuerza de atracción.
• Supongamos ahora que alejamos la segunda carga de la primera. Para ello tendremos que empujar la carga para vencer la fuerza de atracción.
• Dicho de otra forma, estamos realizando un trabajo sobre la segunda carga para alejarla de la primera.
• Como estamos realizando un trabajo, estamos empleando energía para realizar dicho trabajo.
• Ahora hemos situado la segunda partícula a una distancia mayor que la inicial (digamos que 10 metros).
• Pues bien, la partícula está ubicada ahora en un punto con un potencial eléctrico diferente que el punto donde estaba situada originalmente.
• Debido a su nueva posición, la energía potencial eléctrica de dicha carga ha aumentado (recordemos que hemos empleado energía en desplazar esa carga, y esa energía se ha acumulado en forma de energía potencial eléctrica).

Ahora vamos a contar lo mismo, pero en lugar de campo eléctrico vamos a utilizar la gravedad:

• Supongamos que tenemos una masa determinada en un punto del espacio. Vamos a suponer que dicha masa es el planeta Tierra y que podemos considerarla inmóvil.
• Esta masa origina un campo gravitatorio a su alrededor.
• Imaginemos ahora que tenemos una segunda masa, situada a una distancia determinada de la primera. Pongamos que dicha masa es un Arduino UNO que está en el suelo, y que está a una distancia de la primera masa (en realidad, del centro de la primera masa) igual al radio de la Tierra (obvio).
• Ambas masas experimentarán una fuerza de atracción.
• Supongamos ahora que alejamos la segunda masa de la primera, por ejemplo cogiendo el Arduino UNO y depositándolo en lo alto de un armario. Para ello tendremos que empujar el Arduino para vencer la fuerza de atracción producida por la Tierra.
• Dicho de otra forma, estamos realizando un trabajo sobre el Arduino para alejarlo de la Tierra.
• Como estamos realizando un trabajo, estamos empleando energía para realizar dicho trabajo.
• Ahora hemos situado el Arduino a una distancia mayor que la inicial (digamos que 2 metros).
• Pues bien, el Arduino está ahora en un punto con un potencial gravitatorio diferente al que tenía cuando estaba en el suelo.
• Debido a su nueva posición, la energía potencial gravitatoria del Arduino ha aumentado (recordemos que hemos empleado energía en subirlo al armario, y esa energía se ha acumulado en forma de energía potencial gravitatoria).

Pues bien, si hemos entendido más o menos lo que significa el concepto de potencial eléctrico, ahora toca decir que lo realmente interesante de todo este rollo no es el potencial en sí, sino la diferencia de potencial. Vamos a dar una pista para que veáis a dónde queremos llegar: el potencial eléctrico se mide en Voltios (V).

Si soltamos una carga eléctrica en medio de un campo eléctrico, la carga se moverá desde donde esté hacia la zona donde su energía potencial sea menor (de la misma forma que cuando soltamos un objeto en un campo gravitatorio, se mueve hacia la zona donde su energía potencial es menor), y realizará un trabajo en su recorrido.

Dicho de otra forma, las cargas eléctricas se mueven de un punto a otro cuando existe una diferencia de potencial. Las cargas positivas se moverán de los puntos con potencial más positivo a los puntos con potencial más negativo, mientras que las cargas eléctricas se moverán de los puntos con potencial más negativo a los de potencial más positivo.

¿Y a qué viene todo esto del potencial y la diferencia de potencial? Pues bien, para conseguir que las cargas eléctricas se muevan, lo de situar una carga puntual en el vacío para que genere un campo eléctrico, etc… no resulta muy práctico. Pero hay muchas formas de producir una diferencia de potencial, que al fin y al cabo es lo que nos interesa.

Los métodos más habituales para producir una diferencia de potencial eléctrico son los químicos (baterías) y la inducción electromagnética (alternadores y dinamos).

Dado que el potencial eléctrico se mide en Voltios (V), la diferencia de potencial también se mide en Voltios, y es lo que comúnmente llamamos voltaje.

Por lo tanto, el resumen de todo esto es que el voltaje entre dos puntos es la diferencia de potencial eléctrico entre esos dos puntos, o dicho de otra forma, es la caída que experimentan las cargas cuando pasan de un punto al otro, equivalente a la caída que sufre nuestro Arduino desde lo alto del armario hasta el suelo.

Cuanto mayor es el voltaje, mayor es la diferencia de potencial y mayor es el salto o caída, y por lo tanto la energía o trabajo producido es mayor.