Cos’è la differenza di potenziale e come si calcola
La differenza di potenziale, indicata con l’acronimo d.d.p., tra due punti A e B di un campo elettrostatico è definita come il lavoro necessario per trasferire una carica unitaria da A a B. Per calcolare la differenza di potenziale tra i due punti, si considera il potenziale VA in A e il potenziale VB in B, ottenendo il rapporto tra il lavoro svolto dalle forze del campo per spostare la carica q da A a B e la stessa carica q:
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VA – VB = LAB/q = EEA – EEB/q
Dove EEA ed EEB rappresentano l’energia potenziale elettrica, ovvero la capacità del campo elettrico di compiere lavoro su una carica nei punti A e B.
Unità di misura e significato del volt
La differenza di potenziale, o tensione, è misurata in joule/coulomb (J/C), che corrisponde al volt (V) in onore di Alessandro Volta, l’inventore della pila. Quindi, 1 V equivale a 1 J/1 C. L’equazione dimensionale del volt può essere ricavata considerando che il lavoro L è espresso in [kg·m2·s-2] e la carica elettrica q in [A·s], ottenendo:
V ≡ [kg·m2·s-2/A·s] ≡ [kg·m2·s-3·A-1]
Punto di riferimento e tensione elettrica
Un singolo punto non ha tensione, che è definita come la differenza di potenziale tra due punti ed è sempre relativa a un punto di riferimento, comunemente il potenziale elettrostatico della superficie terrestre è considerato come 0 V.
Analogia con l’energia potenziale gravitazionale
Per comprendere meglio la differenza di potenziale, si può fare un parallelo con l’energia potenziale gravitazionale, che è l’energia che un corpo possiede in virtù della sua posizione in un campo gravitazionale. Ad esempio, l’energia potenziale gravitazionale di un corpo di massa m ad altezza h rispetto a un riferimento è U = m · g · h.
Applicazioni pratiche della differenza di potenziale
Nel contesto domestico, la corrente elettrica arriva attraverso le reti di distribuzione con una tensione di 230 V. Gli elettrodomestici, tuttavia, funzionano a tensioni molto più basse e utilizzano trasformatori per ridurre la tensione di esercizio a poche decine di volt.
