Electrónica para Programadores · Tema 05

Tensión o voltaje

El empuje que pone la carga en movimiento: qué son los voltios, por qué siempre se miden entre dos puntos y qué tensiones vas a usar.

01 · Punto de partida

La pila nueva empuja, la gastada no

Dos pilas idénticas por fuera pueden comportarse distinto: una enciende el LED con fuerza y la otra apenas lo tiñe de rojo. Los electrones están en ambas, los cables son los mismos. Lo que cambió es el empuje: la pila nueva ofrece 9 V, la gastada apenas 6 V. Menos empuje, menos corriente, menos luz.

La tensión es exactamente eso: cuánta “presión eléctrica” hay disponible para mover cargas. Sin tensión no hay corriente, aunque el camino esté perfecto. Con demasiada tensión, la corriente se desboca y algo se quema.

  • ¿Qué significa que una pila sea “de 9 V”?
  • ¿Por qué el voltaje se mide con dos puntas y no con una?
  • ¿5 V es mucho o poco?
  • ¿Puede haber tensión sin corriente?

02 · Definición

Qué es 1 voltio, sin vueltas

1 voltio = 1 joule de energía por cada coulomb que cruza entre dos puntos. Dicho en criollo: cada “camioncito” de carga que baja por esa diferencia entrega 1 J de energía útil (luz, calor, movimiento) o hay que gastar 1 J para subirlo.

V

Voltio

Unidad de tensión. Pila AA ≈ 1,5 V, USB = 5 V, pila cuadrada = 9 V, red domiciliaria = 220 V (prohibida acá).

Δ

Diferencia

Nunca es absoluta: “hay 5 V” significa “hay 5 V entre este punto y la referencia”. Sin segundo punto, la frase no significa nada.

0

Referencia (GND)

El punto que elegimos como cero para medir todo lo demás. Adelanto del Tema 13: sin referencia común no hay medida que valga.

La consecuencia práctica: el multímetro tiene dos puntas porque la tensión vive entre dos puntos. Punta negra en la referencia, punta roja en el punto a medir (Tema 22). Una sola punta no mide nada.

La misma idea, leída en tres direcciones.
Si conocésCalculásEjemplo
Energía y cargaV = E / Q9 J para 1 C → pila de 9 V
Tensión y cargaE = V × Q9 V × 2 C → 18 J entregados al LED
Potencia y corrienteV = P / I (adelanto T7)0,1 W a 20 mA → 5 V de caída

03 · Analogía

La analogía de la presión (con sus límites)

Imaginá dos tanques de agua conectados por un caño con una válvula. La diferencia de altura empuja el agua: a más desnivel, más caudal. La electrónica es igual punto por punto:

Agua y electricidad, pieza por pieza.
AguaElectricidadLectura
Desnivel entre tanquesTensión entre dos puntosEl empuje disponible
Caudal (litros/s)Corriente (C/s = A)Lo que efectivamente circula
Válvula a medio cerrarResistenciaLo que limita el flujo (Tema 6)
Canilla cerradaCircuito abiertoHay presión, no hay flujo (Tema 10)

La analogía ayuda

Presión → flujo

Más tensión con la misma resistencia = más corriente. Cero diferencia = cero corriente aunque todo esté conectado. Canilla cerrada = tensión presente sin corriente.

La analogía miente

Agua se derrama

El agua sale y se pierde; la carga vuelve en loop y se conserva. Y el agua no tiene polaridad: la electricidad sí (+ y − importan para LED y mediciones).

04 · Tensiones típicas

Las tensiones que vas a tocar

En este curso solo existen cuatro tensiones. Todo lo demás es teoría o prohibición:

Tu mapa de tensiones de la mesa de trabajo.
TensiónFuente típicaUso en el curso
1,5 VPila AA / AAAEntender la unidad mínima y sumar en serie (2 × 1,5 = 3 V)
3,3 – 5 VUSB / lógica digitalEl mundo de los chips (cursos 5 y 7); acá solo como referencia
9 VPila cuadradaNuestra fuente de trabajo: LED + resistencia (Tema 26)
220 VRed domiciliariaSolo teoría (Tema 12). No se mide, no se abre, no se toca
¿Puede haber tensión sin corriente?
Sí, y es lo normal: una pila en el cajón tiene 9 V entre bornes con 0 A. Como la canilla cerrada: presión lista, flujo cero. Al conectar el circuito, esa tensión empuja la corriente.
¿Puede haber corriente sin tensión?
No en este curso. Sin diferencia que empuje, las cargas se quedan quietas. Si medís corriente, hay tensión empujándola en algún punto del loop.
¿9 V es peligroso?
Para el cuerpo no (Tema 24); para un LED sin resistencia sí, mortal. La tensión de trabajo es segura para vos y letal para componentes mal conectados.
¿Y si junto pilas?
En serie se suman (+ con −): dos AA dan 3 V. En paralelo se mantiene la tensión y dura más. El detalle fino de serie/paralelo es del curso 2; acá basta la idea.

05 · Analogía programador

Tensión = diferencia, no valor absoluto

  1. 1
    Como un diff, no un número.

    Decir “5 V” sin referencia es como decir “+5 líneas” sin decir respecto de qué commit. Siempre hay un contra qué (GND).

  2. 2
    Como altura en un mapa.

    Lo que importa para que el río corra es el desnivel entre dos puntos, no la altura sobre el mar. Dos puntos a 9 V y 5 V tienen 4 V entre sí.

  3. 3
    Como precondición.

    Sin tensión suficiente, el componente ni arranca (un LED necesita ~2 V entre sus patas). Es el assert(V >= umbral) del hardware.

06 · Exploración

Laboratorio: ¿qué tensión es y qué hago con ella?

Elegí una fuente y mové el slider: el laboratorio clasifica la zona, te dice si sirve para tu LED y te recuerda la regla de seguridad. Incluye la red de 220 V a propósito: para entrenar el “no tocar”.

EXPLORADOR 05

Tensión, uso y seguridad

fuente → zona

ZonaTrabajo seguro
¿Sirve para LED + R?Sí, con resistencia
MediciónMultímetro en V⎓
ReglaPunta negra en referencia

Con 5 V estás en trabajo seguro: sirve para LED con resistencia.

Preguntas para explorar

  1. Subí a 220 V. ¿Qué cambia en las cuatro casillas y por qué?
  2. Con 1,5 V, ¿enciende un LED que necesita ~2 V entre sus patas?
  3. ¿Por qué la casilla de medición dice “en V de continua” y no en corriente?
Ver respuestas sugeridas
  1. Todo cambia a prohibición: zona letal, no apta para protoboard, no se mide por dentro, regla “no abrir”. Es el único valor del laboratorio que jamás se toca.
  2. No (o apenas): 1,5 V no alcanza el umbral de ~2 V del LED. Por eso el curso trabaja con 9 V o 5 V bien elegidos, nunca con una sola AA para LED.
  3. Porque la tensión se mide en paralelo (entre dos puntos, sin cortar nada) con el selector en voltios de continua. Medir corriente exige otro modo y otra conexión (Tema 22).

07 · Comprensión

Confusiones frecuentes

«La pila tiene 9 V adentro»

La pila no “guarda voltios” como agua en un balde: mantiene una diferencia de 9 V entre sus bornes gracias a su química. Sin los dos bornes, no hay 9 V de nada.

«Más voltios = más corriente, siempre»

Solo con la misma resistencia. 9 V con su resistencia dan 20 mA; 9 V en corto dan amperios. La tensión propone, el circuito dispone (Temas 6 y 9).

«El GND es tierra física»

En este curso GND es la referencia que elegimos como 0 V (negativo de la pila). La jabalina de tu casa es otra historia; no mezclar (Tema 13).

«Tensión y corriente son lo mismo»

No: tensión es empuje (V), corriente es flujo (A). Hay tensión sin corriente (pila en el cajón), pero no hay corriente útil sin tensión que la empuje.

08 · Práctica guiada

Ejercicios de tensión

Ejercicio 1: dos puntas, siempre

Querés saber la tensión de una pila de 9 V. ¿Dónde ponés cada punta? ¿Qué pasa si apoyás una sola?

Ver solución razonada

Negra en el −, roja en el +. Esperás ≈ 9 V (menos si está gastada). Con una sola punta el display muestra cualquier cosa o cero: sin par de puntos no hay diferencia que medir.

Ejercicio 2: E = V × Q

Una pila de 9 V mueve 2 C por tu circuito. ¿Cuánta energía entregó? ¿Y si fuera de 5 V con la misma carga?

Ver solución

E = 9 × 2 = 18 J. Con 5 V serían 10 J: misma carga, menos empuje, menos energía. Por eso el brillo y la autonomía dependen de V y de Q.

Ejercicio 3: el umbral del LED

Un LED necesita ~2 V entre sus patas para arrancar. ¿Prende con una AA de 1,5 V? ¿Con dos AA en serie? Justificá sin calcular corriente.

Ver solución

Con una no: 1,5 < 2, falta empuje. Con dos en serie (3 V) sí hay margen: sobra 1 V que la resistencia se encarga de absorber (cómo, en el Tema 26).

09 · Síntesis

Ideas para recordar

  • Tensión = energía por coulomb entre dos puntos (V = E / Q); siempre se mide de a pares.
  • Sin tensión no hay corriente; con tensión y camino cerrado, la hay.
  • Presión explica el empuje, pero la carga vuelve en loop y tiene polaridad: ahí termina la analogía.
  • Tus tensiones: 1,5 V, 5 V, 9 V. 220 V es solo teoría prohibida.
  • Cada componente pide su umbral: el LED ~2 V entre patas o no arranca.

Tenemos carga (qué), corriente (cuánto fluye) y tensión (con qué empuje). Falta lo que limita: en el próximo tema, la resistencia eléctrica.