Voltio
# Voltio

El voltio o volt en inglés, cuyo símbolo es V, es la unidad derivada del Sistema Internacional para el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y la tensión eléctrica. Recibe su nombre en honor a Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química.

## Conceptos

### Definición clásica

El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente de un amperio consume un vatio de potencia.

Así mismo, el voltio se define de forma equivalente como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 J para trasladar del uno al otro la carga de 1 C.

Puede ser expresado en las unidades básicas del SI (m, kg, s, y A) como:

${\text{V}}={\frac {\text{W}}{\text{A}}}={\frac {\text{J}}{{\text{A}}\cdot {\text{s}}}}={\frac {\text{J}}{\text{C}}}={\frac {{\text{N}}\cdot {\text{m}}}{{\text{A}}\cdot {\text{s}}}}={\frac {{\text{kg}}\cdot {\text{m}}^{2}}{{\text{A}}\cdot {\text{s}}^{3}}}$

El instrumento de medición para medir la tensión eléctrica es el voltímetro.

### Definición estándar

El voltio "convencional", $V_{90},$ definido en 1987 por la 18.ª Conferencia General de Pesos y Medidas y en uso desde 1990, se implementa usando el efecto Josephson para la conversión exacta de frecuencia a voltaje, combinado con el estándar de frecuencia de cesio.

El voltio estándar se define utilizando un oscilador de unión Josephson, cuya frecuencia de oscilación (extraordinariamente estable) viene dada por:

$f_{\text{Josephson}}={\frac {2e\Delta V}{h}}$

La relación entre la frecuencia y la tensión a través de la unión, depende únicamente de las constantes fundamentales e (carga del electrón) y h (constante de Planck). Para un microvoltio aplicado a la unión, la frecuencia es:

$f_{\text{Josephson}}=483,5979{\text{ MHz}}$

El voltio estándar se define como el voltaje necesario para producir una frecuencia de 483,5979 MHz en un oscilador de unión Josephson.

## Historia

En 1800, como resultado de un desacuerdo profesional sobre la respuesta galvánica propugnada por Luigi Galvani, Alessandro Volta desarrolló su propia pila, que a la postre se convertiría en precursora de la batería, que produjo una corriente eléctrica constante. Volta había determinado la más eficaz manera de utilizar metales para producir electricidad, estos metales eran el zinc y la plata.

En la década de 1880, el Congreso Internacional de electricidad, ahora conocida como Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), aprobó el voltio como unidad para medir la fuerza electromotriz. En ese momento, el voltio estaba definido como la diferencia de potencial a través de un conductor eléctrico cuando una corriente de un amperio disipa un vatio de potencia. Antes de la evolución del sistema de medición de la tensión estándar de Josephson, en los laboratorios el voltio de referencia se medía mediante baterías especiales debidamente calibradas y construidas al efecto.

## Analogía hidráulica

La analogía hidráulica se utiliza en muchas ocasiones para explicar el funcionamiento de los circuitos eléctricos: la corriente eléctrica se suele comparar con el agua en las tuberías. La tensión se asemeja a la presión del agua, ya que en los fluidos esta presión es la que determina su velocidad; el fluido circulante se asemeja a la intensidad de los electrones en el circuito eléctrico. La corriente (en amperios), en la misma analogía, es una medida del caudal de agua que fluye a través de un determinado punto, y la potencia total se mide en vatios.

Se tiene una ecuación para unir los tres criterios: $(1{\text{ voltio}})(1{\text{ amperio}})=1{\text{ vatio}}$.

## Múltiplos del Sistema Internacional

A continuación figura una tabla de los múltiplos y submúltiplos del voltio en el Sistema Internacional de Unidades:

Múltiplos del Sistema Internacional para voltio (V) :

| Submúltiplos | Submúltiplos | Submúltiplos | Múltiplos | Múltiplos | Múltiplos |
| - | - | - | - | - | - |
| Valor | Símbolo | Nombre | Valor | Símbolo | Nombre |
| $10^{−1}$ V | dV | decivoltio | $10^1$ V | daV | decavoltio |
| $10^{−2}$ V | cV | centivoltio | $10^2$ V | hV | hectovoltio |
| $10^{−3}$ V | mV | milivoltio | $10^3$ V | kV | kilovoltio |
| $10^{−6}$ V | µV | microvoltio | $10^6$ V | MV | megavoltio |
| $10^{−9}$ V | nV | nanovoltio | $10^9$ V | GV | gigavoltio |
| $10^{−12}$ V | pV | picovoltio | $10^{12}$ V | TV | teravoltio |
| $10^{−15}$ V | fV | femtovoltio | $10^{15}$ V | PV | petavoltio |
| $10^{−18}$ V | aV | attovoltio | $10^{18}$ V | EV | exavoltio |
| $10^{−21}$ V | zV | zeptovoltio | $10^{21}$ V | ZV | zettavoltio |
| $10^{−24}$ V | yV | yoctovoltio | $10^{24}$ V | YV | yottavoltio |
| $10^{−27}$ V | rV | rontovoltio | $10^{27}$ V | RV | ronnavoltio |
| $10^{−30}$ V | qV | quectovoltio | $10^{30}$ V | QV | quettavoltio |
| Prefijos comunes de unidades están en negrita. |||||||

## Valores comunes

| Aparato | Valor |
| - | - |
| Potencial de acción de una neurona | cerca de 75 mV |
| Batería de célula simple | 1,2 V |
| Batería de mercurio | 1,355 V |
| Batería alcalina no recargable | 1,5 V |
| Batería recargable de litio | 3,75 V |
| Transistor de tecnología TTL | 5 V |
| Batería PP3 | 9 V |
| Sistema eléctrico de un automóvil | 12 V (en algunos casos: 16 V y 24 V) |
| Electricidad central de una vivienda | 240 V en Oceanía; 230 V en Europa, Asia (salvo Japón) y África; 220 V en Sudamérica (menos en Colombia, Ecuador, Brasil y Venezuela); 120 V en Norteamérica; 110 V en Ecuador, Colombia, Brasil, Guatemala, El Salvador, Venezuela, República Dominicana y México; 100 V en Japón. |
| Rieles del tren | 600 a 700 V |
| Líneas de corriente de trenes de alta tensión. | aprox. 25 kV |
| Red de transporte de energía eléctrica de alta tensión. | 110 kV o más |
| Rayo | 100 MV |
