01 · Punto de partida
La pila nueva empuja, la gastada no
Dos pilas iguales por fuera pueden comportarse muy distinto. Con una, el LED brilla con fuerza; con la otra, apenas se enciende. Los cables son los mismos y los electrones están en las dos. Lo que cambió es el empuje: la pila nueva ofrece 9 V y la gastada, bastante menos.
En el Tema 4 viste que para que haya corriente hacen falta tres cosas: cargas que puedan moverse, un camino cerrado y algo que las empuje. Ese empuje tiene nombre: tensión, o voltaje. Sin tensión no hay corriente aunque el camino sea perfecto. Con demasiada, circula más corriente de la debida y algo se quema.
- ¿Qué significa que una pila sea «de 9 V»?
- ¿Por qué el multímetro tiene dos puntas y no una?
- ¿Puede haber tensión sin que circule corriente?
- ¿Por qué un LED no enciende con una sola pila AA?
02 · Definición
Qué es un voltio
Pensá en una pelota en lo alto de una rampa. Cuanto más alta la rampa, más energía entrega la pelota al bajar. Con la carga pasa algo parecido: la fuente la «sube» a un nivel más alto, y al recorrer el circuito la carga «baja» y entrega esa energía en forma de luz, calor o movimiento.
La tensión dice cuánta energía entrega cada unidad de carga al pasar de un punto a otro:
Entonces, una pila de 9 V es una pila que le da 9 joules de energía a cada coulomb que la atraviesa. Una de 1,5 V le da seis veces menos. El joule es la unidad de energía; lo vemos en detalle en el Tema 8.
| Si conocés | Calculás | Ejemplo |
|---|---|---|
| Energía y carga | V = E / Q | Una fuente entrega 9 J por cada coulomb: es de 9 V |
| Tensión y carga | E = V × Q | 9 V moviendo 2 C entregan 18 J |
03 · La idea que más cuesta
Siempre entre dos puntos
La altura de una montaña no significa nada si no decís desde dónde la medís: ¿desde el nivel del mar?, ¿desde el pueblo que está al pie? Con la tensión ocurre exactamente lo mismo. Un punto, por sí solo, no «tiene» voltios. Lo que existe es la diferencia entre dos puntos.
Es una diferencia
«Acá hay 5 V» siempre quiere decir «acá hay 5 V más que en otro punto». Si no se dice cuál, se sobreentiende la referencia.
La referencia
El punto que elegimos como cero para medir todos los demás. Se lo llama GND o masa, y casi siempre es el negativo de la fuente (Tema 13).
Dos puntas
Por eso el multímetro tiene dos: la negra va en la referencia y la roja en el punto que querés conocer. Con una sola no hay nada que medir.
Para un programador hay una comparación directa: la tensión es un diff, no un valor absoluto. Decir «+5 líneas» no significa nada si no aclarás respecto de qué versión. Decir «5 V» tampoco, si no aclarás respecto de qué punto.
De acá salen dos consecuencias que vas a comprobar en el simulador:
- 1Si cambiás la referencia, cambian los números pero no las diferencias.
Entre la base y la cima de la montaña hay los mismos metros, midas desde donde midas.
- 2Si intercambiás las puntas, la lectura cambia de signo.
Un valor negativo no es un error: indica que la punta roja quedó en el punto más bajo.
04 · Simulador
La escalera de pilas
Cuatro lugares para pilas AA de 1,5 V, conectados uno a continuación del otro. En cada lugar podés poner una pila al derecho, una al revés o reemplazarla por un cable. Los cinco puntos de conexión se llaman P0 a P4.
El gráfico de arriba muestra la «altura eléctrica» de cada punto, medida desde donde esté la punta negra. El multímetro indica cuánto más alto está el punto de la punta roja. A la derecha hay un LED con su resistor, conectado entre P0 y P4, que necesita unos 2 V para encender.
Niveles de tensión y multímetro de dos puntas
V(P4) − V(P0) = 3,00 V
La punta roja está 3,00 V por encima de la negra.
Desafíos (se marcan solos cuando los lográs):
- Medí exactamente 4,50 V.
- Conseguí una lectura negativa.
- Medí con las dos puntas en el mismo punto.
- Medí 0 V entre dos puntos distintos que tengan pilas en el medio.
- Usá las cuatro pilas y dejá el LED apagado.
Recorrido guiado
- 1Agregá pilas al derecho, de a una.
Cada pila sube el nivel 1,5 V: es un escalón. Con cuatro llegás a 6 V. Las pilas conectadas una tras otra suman sus tensiones.
- 2Mové la punta roja punto por punto.
La lectura es la altura de ese punto respecto de la punta negra. Si las dos puntas están en el mismo punto, marca 0 V.
- 3Mové la punta negra a P2.
Todo el gráfico se desplaza: ahora P0 queda «por debajo de cero». Los escalones, en cambio, miden lo mismo que antes. Cambió la referencia, no el circuito.
- 4Tocá «Intercambiar puntas».
El número es el mismo con el signo opuesto. Es el caso de la lectura negativa en un multímetro real.
- 5Poné una pila al revés.
En lugar de subir, ese escalón baja 1,5 V y le resta al total. Mirá qué pasa con el LED cuando el conjunto queda por debajo de 2 V.
Preguntas para pensar
- Con cuatro pilas al derecho y la punta negra en P2, ¿qué lectura da la punta roja en P0? ¿Y en P4? ¿Cuánto hay entre P0 y P4?
- Con una sola pila, el conjunto tiene tensión pero el LED no enciende. ¿Qué te dice eso sobre el LED?
- ¿Por qué al mover la punta negra no cambia el estado del LED?
Ver respuestas sugeridas
- En P0 marca −3 V y en P4 marca +3 V. Entre P0 y P4 sigue habiendo 6 V: la distancia entre −3 y +3. La referencia cambió los números, no la diferencia.
- Que el LED necesita un mínimo de tensión para empezar a conducir, unos 2 V. Con 1,5 V hay empuje, pero no el suficiente. Es una condición previa, como un
assertque no se cumple. - Porque el multímetro solo observa. Mover la referencia cambia cómo describimos el circuito, no lo que el circuito hace. Al LED le llega la misma diferencia entre P0 y P4.
05 · Analogía
La analogía del agua, con sus límites
Imaginá dos tanques de agua a distinta altura, unidos por un caño con una válvula. El desnivel empuja el agua: a más desnivel, más caudal. Es la comparación más usada para la electricidad, y funciona bien pieza por pieza:
| Agua | Electricidad | Qué representa |
|---|---|---|
| Desnivel entre los tanques | Tensión entre dos puntos | El empuje disponible |
| Caudal, en litros por segundo | Corriente, en amperios | Lo que efectivamente circula |
| Válvula a medio cerrar | Resistencia | Lo que limita el flujo (Tema 6) |
| Canilla cerrada | Circuito abierto | Hay empuje, pero nada circula (Tema 10) |
Donde la analogía ayuda
El empuje produce el flujo
Sin desnivel no hay caudal, aunque el caño esté abierto. Con la canilla cerrada hay presión esperando, pero el caudal es cero. Las dos cosas valen igual para la tensión y la corriente.
Donde la analogía falla
El agua se pierde, la carga no
El agua sale por la canilla y se va. La carga vuelve siempre a la fuente por un camino cerrado. Además, el agua no tiene polaridad, y en un circuito el + y el − importan.
06 · Relación
Tensión y corriente: quién es quién
Ya tenés las dos magnitudes más confundidas de la electrónica. Conviene ponerlas una al lado de la otra:
- ¿Puede haber tensión sin corriente?
- Sí, y es lo más común. Una pila guardada en un cajón tiene 9 V entre sus bornes y 0 A. Es la canilla cerrada: el empuje está, pero no hay camino.
- ¿Puede haber corriente sin tensión?
- En los circuitos de este curso, no. Si medís corriente, en algún lugar del lazo hay una tensión que la empuja.
- ¿Más tensión da más corriente?
- Con el mismo circuito, sí: más empuje hace circular más carga. Por eso un LED pensado para una pila de 3 V puede quemarse con una de 9 V.
- ¿Y esto no contradice el Tema 4?
- No, lo completa. El circuito sigue decidiendo cuánta corriente pide, pero cuánto pide depende de la tensión que recibe. Los amperios de la etiqueta son un techo; los voltios son el empuje, y esos sí hay que respetarlos.
07 · Tensiones típicas
Las tensiones que vas a usar
En todo el curso aparecen muy pocos valores. Conviene reconocerlos de memoria:
| Tensión | Fuente típica | Papel en el curso |
|---|---|---|
| 1,5 V | Pila AA o AAA | La unidad básica. Sola no alcanza para un LED; dos en serie dan 3 V |
| 3,3 V y 5 V | USB y circuitos digitales | El mundo de los chips (cursos 5 y 7). Acá, como referencia y como fuente |
| 9 V | Pila rectangular | La fuente de trabajo del curso: LED con resistor (Tema 26) |
| 220 V | Red domiciliaria | Solo teoría (Tema 12). No se mide, no se abre, no se toca |
- ¿9 V es peligroso?
- Para el cuerpo, no (Tema 24). Para un LED conectado sin resistor, sí: lo destruye en un instante. Una tensión puede ser segura para vos y fatal para un componente.
- ¿Qué es el umbral de un componente?
- La tensión mínima que necesita para funcionar. Un LED rojo necesita unos 2 V entre sus patas; por debajo de eso no enciende, como viste en el simulador.
- ¿Qué pasa al juntar pilas?
- Una tras otra (el + de una con el − de la siguiente), las tensiones se suman: es lo que hace un portapilas. El estudio completo de las conexiones queda para el curso 2.
- ¿Por qué una pila gastada marca menos?
- Porque su reacción química ya no logra mantener la misma diferencia entre los bornes. Medir esa tensión es la forma más simple de saber si una pila sirve.
La idea de sumar niveles se escribe en pocas líneas. Es lo mismo que hace el simulador; cambiá el arreglo de pilas y ejecutalo:
Python en tu navegador. Hacé clic dentro de un bloque para editarlo y usá el botón «Ejecutar Python». La primera vez se descarga el intérprete (Pyodide) y tarda unos segundos; después es inmediato.
# Positivo: al derecho. Negativo: al reves.
pilas = [1.5, 1.5, -1.5, 1.5]
def nivel(punto):
v = 0
for i in range(punto):
v += pilas[i]
return v
def medir(roja, negra):
return nivel(roja) - nivel(negra)
print("P4 respecto de P0:", medir(4, 0), "V")
print("P2 respecto de P0:", medir(2, 0), "V")
print("P0 respecto de P2:", medir(0, 2), "V")
print("P3 respecto de P3:", medir(3, 3), "V")Probá con pilas = [1.5, 1.5, 1.5, 1.5]. ¿Cuánto marca ahora P4 respecto de P0?
La función medir siempre recibe dos puntos y devuelve una resta. No existe una versión con un solo argumento: eso es, en código, que la tensión sea una diferencia.
08 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«La pila tiene 9 V adentro»
La pila no guarda voltios como agua en un balde. Lo que hace es mantener una diferencia de 9 V entre sus dos bornes gracias a su química. Lo que sí guarda es carga y energía.
«Tensión y corriente son lo mismo»
No. La tensión es el empuje y se mide en voltios; la corriente es el flujo y se mide en amperios. Puede haber tensión sin corriente (la pila en el cajón), pero no corriente sin una tensión que la empuje.
«Más voltios dan siempre más corriente»
Solo si el circuito es el mismo. Con 9 V y el resistor adecuado circulan 20 mA; con 9 V y un cable directo circula todo lo que la pila pueda dar. La tensión empuja, pero lo conectado decide cuánto pasa.
«Una lectura negativa significa que algo está mal»
Significa que la punta roja está en el punto de menor nivel. Se intercambian las puntas y aparece el mismo valor en positivo. Es información útil: te dice cuál de los dos puntos es el positivo.
«GND es la tierra de la instalación de mi casa»
En este curso, GND es el punto del circuito que elegimos como 0 V, normalmente el negativo de la pila. La puesta a tierra de una instalación eléctrica es otra cosa y la distinguimos en el Tema 13.
09 · Práctica guiada
Ejercicios de tensión
Ejercicio 1: dos puntas, siempre
Querés saber si una pila de 9 V todavía sirve. ¿Dónde apoyás cada punta del multímetro? ¿Qué pasa si las apoyás al revés? ¿Y si apoyás una sola?
Ver solución razonada
La negra en el borne − y la roja en el +. Una pila en buen estado marca alrededor de 9 V; una gastada, bastante menos. Con las puntas al revés aparece el mismo número con signo negativo. Con una sola punta no hay dos puntos que comparar y la lectura no significa nada.
Ejercicio 2: predecí y comprobá en el simulador
Colocá tres pilas al derecho en los lugares 1, 2 y 3, y una al revés en el lugar 4. Antes de mirar, respondé: ¿cuánto hay entre P0 y P4? ¿Enciende el LED? ¿Qué marca el multímetro con la negra en P3 y la roja en P4?
Ver solución
Tres escalones suben 4,5 V y el cuarto baja 1,5 V: quedan 3 V entre P0 y P4, suficientes para el LED. Entre P3 y P4 el multímetro marca −1,5 V, porque P4 quedó por debajo de P3.
Ejercicio 3: E = V × Q
Una pila de 9 V hace circular 2 C por tu circuito. ¿Cuánta energía entregó? ¿Y si la pila fuera de 5 V y circulara la misma carga?
Ver solución
E = 9 × 2 = 18 J. Con 5 V serían 10 J. Pasó la misma carga, pero con menos empuje entregó menos energía.
Ejercicio 4: el umbral del LED
Un LED necesita unos 2 V entre sus patas para encender. ¿Enciende con una pila AA? ¿Y con dos en serie? Justificalo sin calcular corrientes.
Ver solución
Con una, no: 1,5 V está por debajo del umbral. Con dos en serie hay 3 V, que alcanzan y sobran. De ese volt que sobra se ocupa el resistor; cómo elegirlo es parte del Tema 26.
10 · Síntesis
Ideas para recordar
- La tensión es la energía que entrega cada coulomb al pasar de un punto a otro: V = E / Q.
- Siempre es una diferencia entre dos puntos. Por eso el multímetro tiene dos puntas.
- La referencia, o GND, es el punto que se elige como 0 V. Cambiarla no cambia las diferencias.
- Puede haber tensión sin corriente, pero no corriente sin tensión.
- Las pilas conectadas una tras otra suman sus tensiones.
- Cada componente tiene su umbral: un LED necesita unos 2 V para encender.
- Los voltios de una fuente tienen que coincidir con los que el circuito espera.
¿Listo para el Tema 6?
Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:
- Explicar por qué no tiene sentido hablar de la tensión de un solo punto.
- Decir qué indica una lectura negativa en el multímetro.
- Dar un ejemplo de tensión sin corriente.
- Explicar por qué una pila AA sola no enciende un LED.
Ya tenés la carga (qué se mueve), la corriente (cuánta pasa) y la tensión (con qué empuje). Falta lo que limita ese flujo: en el próximo tema, la resistencia eléctrica.