En electrónica , la caída de tensión es la disminución del potencial eléctrico a lo largo de la trayectoria de una corriente que fluye en un circuito . Las caídas de tensión en la resistencia interna de la fuente , a través de los conductores , a través de los contactos y a través de los conectores son indeseables porque parte de la energía suministrada se disipa . La caída de tensión a través de la carga es proporcional a la potencia disponible para ser convertida en esa carga en alguna otra forma útil de energía.
Por ejemplo, un calentador eléctrico puede tener una resistencia de diez ohmios y los cables que lo alimentan pueden tener una resistencia de 0,2 ohmios, aproximadamente el 2 % de la resistencia total del circuito. Esto significa que aproximadamente el 2 % del voltaje suministrado se pierde en el propio cable. Una caída de voltaje excesiva puede provocar un rendimiento insatisfactorio de un calentador y un sobrecalentamiento de los cables y las conexiones.
Los códigos eléctricos nacionales y locales pueden establecer pautas para la caída de voltaje máxima permitida en el cableado eléctrico para garantizar la eficiencia de la distribución y el funcionamiento adecuado del equipo eléctrico. La caída de voltaje máxima permitida varía de un país a otro. [1] En el diseño electrónico y la transmisión de energía , se emplean varias técnicas para compensar el efecto de la caída de voltaje en circuitos largos o donde los niveles de voltaje deben mantenerse con precisión. La forma más sencilla de reducir la caída de voltaje es aumentar el diámetro del conductor entre la fuente y la carga, lo que reduce la resistencia general. En los sistemas de distribución de energía , se puede transmitir una cantidad determinada de energía con menos caída de voltaje si se utiliza un voltaje más alto. Las técnicas más sofisticadas utilizan elementos activos para compensar la caída de voltaje excesiva.
La ley de Ohm se puede utilizar para determinar la caída de tensión de CC al multiplicar la corriente por la resistencia: V = I R . Además, las leyes de circuitos de Kirchhoff establecen que en cualquier circuito de CC, la suma de las caídas de tensión en cada componente del circuito es igual a la tensión de alimentación.
Considere un circuito de corriente continua con una fuente de CC de nueve voltios; tres resistencias de 67 ohmios , 100 ohmios y 470 ohmios; y una bombilla, todos conectados en serie . La fuente de CC, los conductores (cables), las resistencias y la bombilla (la carga ) tienen todos resistencia ; todos utilizan y disipan la energía suministrada en algún grado. Sus características físicas determinan cuánta energía. Por ejemplo, la resistencia de CC de un conductor depende de la longitud del conductor, el área de la sección transversal, el tipo de material y la temperatura.
Si se mide el voltaje entre la fuente de CC y la primera resistencia (67 ohmios), el potencial de voltaje en la primera resistencia será ligeramente inferior a nueve voltios. La corriente pasa a través del conductor (cable) desde la fuente de CC hasta la primera resistencia; mientras esto ocurre, parte de la energía suministrada se "pierde" (no está disponible para la carga), debido a la resistencia del conductor. La caída de voltaje existe tanto en los cables de alimentación como de retorno de un circuito. Si se mide la caída de voltaje a través de cada resistencia, la medición será un número significativo. Eso representa la energía utilizada por la resistencia. Cuanto mayor sea la resistencia, más energía utilizará esa resistencia y mayor será la caída de voltaje a través de esa resistencia.
Los voltajes de CA tienen además un segundo tipo de oposición al flujo de corriente: la reactancia . La suma de la resistencia y la reactancia se denomina impedancia .
La impedancia eléctrica se representa comúnmente mediante la variable Z y se mide en ohmios a una frecuencia específica. La impedancia eléctrica se calcula como la suma vectorial de la resistencia eléctrica , la reactancia capacitiva y la reactancia inductiva .
La cantidad de impedancia en un circuito de corriente alterna depende de la frecuencia de la corriente alterna y de la permeabilidad magnética de los conductores eléctricos y elementos eléctricamente aislados (incluidos los elementos circundantes), que varía con su tamaño y espaciado.
De manera análoga a la ley de Ohm para circuitos de corriente continua, la impedancia eléctrica puede expresarse mediante la fórmula E = I Z . Por lo tanto, la caída de tensión en un circuito de CA es el producto de la corriente por la impedancia del circuito.
Las uniones P–n en diodos y transistores experimentan una caída de tensión característica cuando están polarizadas directamente (consulte Diodo § Tensión umbral directa para varios semiconductores para obtener una lista de valores). La energía se disipa a través de fotones , que en el caso de los diodos emisores de luz se emiten y son visibles.
