A diferença de tensão ou potencial elétrico é uma quantidade física que indica a diferença de tensão elétrica entre dois pontos em um circuito elétrico. Ela coincide com a tensão elétrica e indica a energia ou trabalho necessário para separar as cargas elétricas de sinal oposto.
É a diferença entre a energia elétrica potencial que uma carga possui nos dois pontos devido à presença de um campo elétrico dividido pelo valor da própria carga. Em condições estacionárias, é igual ao trabalho realizado para mover uma carga unitária através do campo de um ponto a outro, sinal alterado.
Se juntarmos dois pontos que possuem diferença de potencial por meio de um material condutor, um fluxo de elétrons ocorrerá pelo circuito fechado que criamos. Parte da carga se moverá do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial (corrente elétrica).
A definição da tensão elétrica e da unidade de medida volt fica a cargo de Alessandro Volta, que, juntamente com os conceitos de "capacidade elétrica" e "carga elétrica", utilizou pela primeira vez o conceito de "tensão elétrica" para dar conta da propriedades intensivas e extensas da eletricidade.
Qual é a unidade de medida da tensão?
A tensão é medida em volts (V) de acordo com o sistema internacional de unidades. O dispositivo eletrônico para medir a diferença de potencial entre dois pontos é o voltímetro.
Conceito de tensão com um exemplo: analogia hidráulica
O conceito de tensão pode ser explicado fazendo uma analogia com um circuito hidráulico. A diferença de tensão pode estar associada à diferença de pressão que é gerada em um tubo fechado cheio de líquido com as extremidades colocadas em alturas diferentes. A tensão entre dois pontos do circuito elétrico corresponde à diferença de pressão entre dois pontos do circuito hidráulico.
A diferença de potencial entre os pólos do gerador elétrico pode ser vista como a diferença de pressão dos tanques do circuito hidráulico análogo. O equivalente à dissipação de energia elétrica seria em decorrência do atrito do líquido com as paredes internas do tubo. Finalmente, a intensidade da corrente elétrica que flui no condutor pode ser comparada à vazão do líquido no tubo.
Nesta analogia, o fluxo de água pode fluir de um ponto de alta pressão para um ponto de baixa pressão. Da mesma forma, cargas que se movem entre dois pontos com potenciais diferentes constituem uma corrente elétrica.
Tensão em um campo elétrico estático
A tensão elétrica em um caminho é definida como a quantidade de trabalho por unidade de carga desenvolvida pelo campo elétrico para mover uma carga elétrica.
Como o campo é conservador em condições estacionárias, ele admite potencial e, portanto, a integral de linha do campo elétrico depende apenas dos extremos de integração. Nesse caso, a tensão é igual à diferença de potencial.
Força eletromotriz induzida por um campo magnético variável
Em uma bobina que envolve uma superfície atravessada por um fluxo magnético, uma força eletromotriz é gerada proporcional à taxa de variação do fluxo ao longo do tempo.
Uma diferença de potencial também é gerada entre as extremidades de um condutor elétrico que se move perpendicularmente a um campo magnético.
Quando submetemos um material condutor a um campo eletromagnético variável, é produzida uma voltagem elétrica chamada voltagem induzida.
Lei de ohm
Na base do comportamento de circuitos com carga puramente resistiva, está a lei de Ohm. Ele afirma que a tensão aplicada a uma resistência é proporcional à intensidade e à resistência:
V = IR
A corrente elétrica que passa por um componente resistivo (R) gera uma dissipação de potência cujo valor é dado pelo produto da intensidade (I) e da diferença de potencial (V):
P = VI
Este fenômeno é denominado efeito Joule.
Como são classificados os diferentes tipos de tensões?
A classificação da tensão elétrica é diferente dependendo da área a que se refere e do tipo de corrente alternada ou corrente contínua.
Em particular, de acordo com as disposições da norma CEI-EN 50110-1 "Operação de sistemas elétricos", a tensão elétrica é classificada conforme indicado na tabela a seguir:
|
Abreviação |
Categoria |
Em corrente alternada |
Em corrente contínua |
|
|
Tensão muito baixa |
BBT |
0 |
≤ 50 V |
≤ 120 V (em corrente contínua ondulada) |
|
Baixa tensão |
BT |
eu |
50-1.000 V |
120-1.500 V |
|
Voltagem média |
MT |
II |
1-30 kV |
1,5-30 kV |
|
Alta tensão |
NO |
III |
> 30 kV |
> 30 kV |
Em alguns países, a alta tensão é dividida em primeira, segunda e terceira categorias ou tensão de categoria especial.