Differenza di potenziale: misura, riferimenti

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 V_A in A e il potenziale V_B 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:

V_A – V_B = L_AB/q = E_EA – E_EB/q

Dove E_EA ed E_EB 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.