La differenza di potenziale indicata con d.d.p. tra due punti A e B di un campo elettrostatico è il lavoro necessario per spostare una carica elettrica unitaria da A a B.
Detto VA il potenziale nel punto A e VB quello nel punto B la differenza di potenziale VA-VB è il rapporto tra il lavoro che le forze del campo compiono per spostare la carica q dal punto A al punto B e la carica stessa q:
VA-VB = LAB/q = EEA – EEB/q
Dove EEA e EEB sono rispettivamente l’energia potenziale elettrica ovvero la capacità che ha il campo elettrico di compiere lavoro su una carica in A e in B
Unità di misura
La d.d.p. detta anche tensione è misurata in joule/coulomb in quanto data dal rapporto tra lavoro e carica elettrica. Questo rapporto è il Volt in onore dell’italiano Alessandro Volta che inventò la prima pila. Pertanto:
1 V = 1 J/1 C
Si può ricavare l’equazione dimensionale del volt ricordando che quella del lavoro L è [kg·m2·s-2] e quella della carica elettrica q è [A·s]. Si ha quindi:
V ≡[ kg·m2·s-2/ A·s] ≡ [kg·m2·s-3·A-1]
Riferimento
Un singolo punto non ha tensione che è definita come d.d.p. tra due punti e dipende sempre da un punto di riferimento definito 0 V. Per motivi pratici si assegna il valore zero al potenziale elettrostatico della superficie terrestre
La tensione genera il flusso di elettroni definita corrente elettrica attraverso un circuito e la relazione tra tensione e corrente è data dalla legge di Ohm secondo la quale VA – VB = R· i
Per meglio comprendere la differenza di potenziale si può ricorrere all’analogia con l’energia potenziale gravitazionale. Quest’ultima è l’energia posseduta da un corpo per effetto della sua posizione in un campo gravitazionale. Un esempio è costituito da un corpo di massa m che si trova ad un’altezza h rispetto a un riferimento. Essa è dovuta all’attrazione gravitazionale della terra sul corpo ed è espressa come U = m · g · h.
Applicazioni domestiche
Dalle reti di distribuzione la corrente elettrica arriva con una tensione di 230 V. Un carico elettrico, come un elettrodomestico, entra a far parte del circuito collegandolo a una spina elettrica preleva la tensione di rete a 230 V. In realtà gli elettrodomestici funzionano a bassissima tensione e contengono un trasformatore che abbassa la tensione di esercizio a poche decine di volt.