1.6: Voltaje y Corriente en un Circuito Práctico

Debido a que se necesita energía para obligar a los electrones a fluir contra la oposición de una resistencia, habrá voltaje manifestado (o “caído”) entre cualquier punto de un circuito con resistencia entre ellos. Es importante señalar que aunque la cantidad de corriente (la cantidad de electrones que se mueven más allá de un punto dado cada segundo) es uniforme en un circuito simple, la cantidad de voltaje (energía potencial por unidad de carga) entre diferentes conjuntos de puntos en un solo circuito puede variar considerablemente:

Toma este circuito como ejemplo. Si etiquetamos cuatro puntos en este circuito con los números 1, 2, 3 y 4, encontraremos que la cantidad de corriente conducida a través del cable entre los puntos 1 y 2 es exactamente la misma que la cantidad de corriente conducida a través de la lámpara (entre los puntos 2 y 3). Esta misma cantidad de corriente pasa a través del cable entre los puntos 3 y 4, y a través de la batería (entre los puntos 1 y 4).

No obstante, encontraremos que la tensión que aparece entre dos puntos cualquiera de estos puntos es directamente proporcional a la resistencia dentro de la trayectoria conductora entre esos dos puntos, dado que la cantidad de corriente a lo largo de cualquier parte de la trayectoria del circuito es la misma (que, para este circuito simple, lo es). En un circuito normal de lámpara, la resistencia de una lámpara será mucho mayor que la resistencia de los cables de conexión, por lo que debemos esperar ver una cantidad sustancial de voltaje entre los puntos 2 y 3, con muy poca entre los puntos 1 y 2, o entre 3 y 4. El voltaje entre los puntos 1 y 4, por supuesto, será la cantidad total de “fuerza” ofrecida por la batería, la cual será sólo ligeramente mayor que la tensión a través de la lámpara (entre los puntos 2 y 3).

Esto, nuevamente, es análogo al sistema de reservorio de agua:

Entre los puntos 2 y 3, donde el agua que cae está liberando energía en la rueda hidráulica, hay una diferencia de presión entre los dos puntos, reflejando la oposición al flujo de agua a través de la rueda hidráulica. Del punto 1 al punto 2, o del punto 3 al punto 4, donde el agua fluye libremente a través de embalses con poca oposición, hay poca o ninguna diferencia de presión (sin energía potencial). Sin embargo, la tasa de flujo de agua en este sistema continuo es la misma en todas partes (suponiendo que los niveles de agua tanto en el estanque como en el embalse no cambian): a través de la bomba, a través de la rueda de agua y a través de todas las tuberías. Así es con circuitos eléctricos simples: la tasa de flujo de electrones es la misma en cada punto del circuito, aunque los voltajes pueden diferir entre diferentes conjuntos de puntos.