La fuente de voltaje suministra la fuerza necesaria para impulsar una corriente de electrones a través de los circuitos.
Existen varios tipos de fuente de voltaje
Los voltajes en un circuito se designan en varias formas dependiendo de su naturaleza, así:
el voltaje entre los terminales de la fuente de alimentación, se denomina fuerza electromotriz (FEM),
el voltaje entre los terminales de una carga, es llamado caída de voltaje, y
el voltaje entre dos puntos cualesquiera de un circuito, se llama diferencia de potencial.
Así mismo, el voltaje o la fuerza aplicada a los circuitos puede ser básicamente de dos forma:
Si los electrones se impulsan siempre en la misma dirección, es decir, que la fuente conserva siempre la misma polaridad, el voltaje es continuo (VCC).
Si por el contrario, los electrones se impulsan primero en una dirección y luego en la otra alternando continuamente la dirección de la fuerza, es decir, cambiando alternativamente de polaridad, el voltaje es alterno (VCA).
Y es importante detectar qué tipo de voltaje tenemos porque como veremos más adelante tanto los circuitos como el resto de los componentes reacciona de distinta forma ante cada uno de ellos.
En su estado natural, los átomos de los cuerpos se encuentran equilibrados eléctricamente, o sea que todos poseen igual número de electrones y de protones. Un átomo o un cuerpo puede perder este equilibrio eléctrico, aplicando sobre éste una fuerza externa lo suficientemente grande para hacer que el átomo pierda o gane electrones.
Según esto, se podría presentar tres escenarios:
caso 1 - cuerpo eléctricamente neutro,
caso 2 - cuerpo cargado de forma positiva, y
caso 3 - cuerpo cargado de forma negativa.
Si gráficamente representamos las cargas eléctricas de dos materiales distintos (uno naranja y otro azul) con pequeñas esferas, tendríamos que:
Comparando el estado de los dos materiales de la figura vemos que existe una diferencia (de potencial) asociada a una diferencia del número de cargas disponible de cada tipo, en el caso 2 potencial positivo (dos cargas positivas) y en el caso 3 potencial negativo (dos cargas negativas).
Dicho de otro modo, podemos decir que la diferencia de potencial nos indica una diferencia entre átomos de potencial distinto, o lo que es lo mismo, hay diferencia de potencialcuando los átomos de uno y otro cuerpo son diferentesen su estado eléctrico. Esta diferencia de potencial se llama voltaje, tensión o fuerza electromotriz (FEM), se define como la fuerza o presión capaz de obligar a los electrones libres de un material a moverse en una determinada dirección.
Su unidad de medida es e1 voltio (V).
La diferencia de potencial solo puede existir entre dos puntos diferentes. Según esto una fuente de alimentación (o de voltaje )es un dispositivo que tiene entre sus terminales una diferencia de potencial. Dicha fuente puede ser una pi1a, una batería o un generador y sus puntos de conexión o terminales reciben el nombre de bornes; uno de ellos posee mayor concentración de cargas positivas y el otro de cargas negativas, razón por la cual entre ellos existe un fuerte campo eléctrico. el cual tratara de mover las cargas eléctricas que se encuentren entre ellos.
Antes de continuar construyendo nuestro pequeño robot, vamos a presentar los componentes más habituales de un proyecto electrónico, qué son y para qué sirven.
Para ello vamos a usar una analogía muy popular basada en el agua. Todos sabemos cómo se comporta la corriente de agua en tu propia casa, y gracias a ello veremos que la corriente eléctrica es conceptualmente muy similar.
Tensión o voltaje, es el “potencial” de energía que puede entregar
a nuestro circuito y usamos habitualmente la palabra “potencial” porque no
sabemos cuánto provecho obtendremos de este voltaje, hasta el momento en que
intentemos acceder a él.
Si nos lo imaginamos como un tanque de agua elevado, podemos
entender fácilmente que cuanto más alto esté con más energía caerá el agua,
¿no?. Vamos a verlo gráficamente.
Imagínate un par de depósitos de agua como
los que se presentan en la figura:
Ahora llenamos el superior de agua y hacemos un agujero en
la parte inferior y observamos que sale un chorro de agua con cierta fuerza.
Si lo elevamos más, saldrá con más fuerza.
Si ponemos unas aspas en el paso de caída del agua, observaremos que
giran con cierta velocidad en el primer supuesto y que girarán mucho más rápido cuando elevamos a
más altura el depósito.
Esa altura o diferencia de cotas (la más alta menos la más
baja) será el potencial del sistema (diferencia depotencial, para ser exactos).
Si el agujero que le hemos hecho al depósito superior, por
donde cae el agua es de diámetro pequeño, la cantidad de agua que hay en el
tanque durará un buen tiempo hasta que el tanque se
vacíe y deje de fluir corriente. Si en cambio la cañería de salida es de gran diámetro, el tanque se
vaciará más rápidamente. ¿Qué más nos puede enseñar esta imagen?
La tensión, que será la altura a la que se encuentra el tanque de agua
elevado y que por tanto tiene un potencial para entregar agua y la
corriente, que será la cantidad de agua que fluye por un punto en una tiempo dado.
A mayor diámetro de cañería tendremos mayor corriente y el
potencial disminuirá en forma rápida (la batería se descarga). Si en cambio la
cañería es más fina, el potencial demorará más tiempo en perder su capacidad de
ofrecer energía (en el caso de este ejemplo, agua).
Si lo llevamos más a práctica aún, un par de baterías AA
pueden alimentar un mando a distancia durante un año, pero si le exigimos que
alimenten dos dispositivos, en lugar de uno, su duración se reducirá
notablemente.
O sea, volviendo a la analogía, estaremos extrayendo mayor
cantidad de agua en el mismo tiempo del tanque y por lógica, su potencial de
entregar energía disminuirá más rápido de lo habitual.
Si dejamos ahora el agua de lado y volvemos a la electrónica, podremos decir que para que haya un flujo de corriente a través de un circuito es necesario aplicar una fuerza capaz de mover los electrones libres que se encuentren en el circuito (en el caso del agua era la fuerza de la gravedad). Esto es lo que llamamos voltaje y es proporcionada por una fuente, que pose una diferencia de potencial entre sus terminales debido a la acumulación de cargas eléctricas entre ellos.
¿Para qué sirve la tensión?
En una instalación eléctrica nos indica la fuerza que tenemos disponible.
Con una pila de 1,5 V poco podemos hacer pero con 230V estamos en disposición de disfrutar de todos los electrodomésticos que deseemos. Si fuera agua, sería algo así como llenar un vaso de agua desde un metro o desde más de 150, sin duda el agua cae con mucha más fuerza desde 150 metros y por lo tanto tiene bastante más fuerza para mover más cosas.
Otro tema es cuánto tiempo podríamos estar efectuando trabajo con esta corriente, lógicamente al igual que pasaría con el agua, va a depender del tamaño de la "fuente", si tienes una botella no es lo mismo que si tienes una bañera. Cuanta más agua, más tiempo podrás mantener tu noria moviéndose. Por ello las centrales hidroeléctrica usan el agua de los embalses, hay tanta cantidad, que casi siempre puedes hacer trabajo con ella.
