Calculadora de voltios a electronvoltios
Convierte voltaje a electronvoltios (eV) y julios al instante para física, electrónica y mecánica cuántica.
Introduce un voltaje en voltios para ver la energía equivalente en electronvoltios y julios. El valor numérico de eV es igual al voltaje en V.
Calculadora de voltios a electronvoltios
Convierte voltaje a electronvoltios (eV) y julios al instante para física, electrónica y mecánica cuántica.
Acerca de la calculadora de voltios a electronvoltios
El electronvoltio (eV) es la unidad estándar de energía utilizada en física de partículas, física atómica e ingeniería de semiconductores. Se define como la cantidad de energía cinética que gana un solo electrón cuando se acelera a través de una diferencia de potencial eléctrico de exactamente un voltio en el vacío. Como la carga elemental del electrón es 1.602176634×10⁻¹⁹ culombios, un electronvoltio equivale a 1.602176634×10⁻¹⁹ julios.
La ecuación definitoria es E = qV, donde E es la energía en julios, q es la carga de la partícula en culombios y V es el voltaje en voltios. Para un solo electrón, q = e (la carga elemental), así que la energía en julios siempre es el voltaje multiplicado por 1.602176634×10⁻¹⁹. Lo importante es que el valor numérico de la energía en electronvoltios es idéntico al voltaje en voltios: 12 voltios aceleran a un electrón hasta 12 eV, y 1 000 voltios le dan 1 000 eV (1 keV). Este elegante mapeo uno a uno es lo que hace tan práctica a esta unidad.
Los electronvoltios se prefieren en las ciencias atómicas y nucleares porque los julios son una unidad incómodamente grande a escalas subatómicas. Un solo fotón de luz visible transporta solo unos 2–3 eV, la energía de ionización del hidrógeno es 13.6 eV, un fotón de rayos X típico lleva entre 100 y 100 000 eV, y los fotones gamma superan los 100 keV. En el otro extremo, los aceleradores de partículas modernos impulsan protones hasta miles de millones de electronvoltios (GeV) e incluso billones (TeV). Todos esos números serían engorrosos como múltiplos de 10⁻¹⁹ julios.
En ingeniería de semiconductores, el eV describe las bandas prohibidas — la diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción de un material. El silicio tiene una banda prohibida de 1.12 eV, el arseniuro de galio unas 1.42 eV y el nitruro de galio aproximadamente 3.4 eV. Estos valores determinan qué longitudes de onda de luz puede absorber o emitir un material, por lo que son esenciales para diseñar células solares, LED y diodos láser. El voltaje al que un LED polarizado en directa empieza a conducir es aproximadamente igual a su banda prohibida en eV.
En los microscopios electrónicos, el voltaje de aceleración determina la resolución del haz. Un electrón de 100 kV tiene una longitud de onda de de Broglie muchos órdenes de magnitud menor que la luz visible, lo que permite obtener imágenes subnanométricas. En los espectrómetros de masas, la relación masa-carga de un ion (m/z) se calibra con el voltaje de aceleración expresado en electronvoltios. Entender la relación voltio-eV no es, por tanto, solo un ejercicio de conversión de unidades: conecta magnitudes de la ingeniería eléctrica macroscópica con el comportamiento mecánico-cuántico de partículas individuales.
Ejemplos de conversión de voltios a electronvoltios
Voltajes comunes y sus energías equivalentes en electronvoltios y julios.
| Voltaje | Energía (eV) | Energía (J) |
|---|---|---|
| 1.5 V (batería AA) | 1.5 eV | 2.40×10⁻¹⁹ J — energía de un solo electrón acelerado por una pila AA nueva. |
| 12 V (batería de coche) | 12 eV | 1.92×10⁻¹⁸ J — potencial típico de una batería automotriz de plomo-ácido. |
| 120 V (enchufe doméstico) | 120 eV | 1.92×10⁻¹⁷ J — voltaje de red residencial en Norteamérica. |
| 1 000 V (kilovoltio) | 1 000 eV = 1 keV | 1.60×10⁻¹⁶ J — se usa en tubos de rayos X y electrónica de alta tensión. |
Cómo usar la calculadora de voltios a electronvoltios
- Introduce el valor del voltaje en el campo Voltaje (V). Se aceptan valores decimales y en notación científica.
- Haz clic en Calcular para ver la energía equivalente en electronvoltios (eV) y en julios (J).
- Ten en cuenta que el valor numérico en eV es idéntico al voltaje: 5 V siempre equivalen a 5 eV para una partícula con carga simple.
- Usa los botones de ejemplo debajo de la calculadora para cargar voltajes comunes como una batería AA (1.5 V) o una batería de coche (12 V).
- Haz clic en Restablecer para vaciar el campo y empezar un nuevo cálculo.
Preguntas frecuentes sobre la calculadora de voltios a electronvoltios
¿A cuántos julios equivale un electronvoltio?
Un electronvoltio equivale exactamente a 1.602176634×10⁻¹⁹ julios, que es la energía que gana un electrón al acelerarse a través de una diferencia de potencial de un voltio. Esta constante quedó fijada como valor exacto con la redefinición del SI de 2019.
¿Por qué la energía en eV es numéricamente igual al voltaje?
Por definición, 1 eV es la energía adquirida por una carga elemental (e) a través de 1 voltio. La fórmula E = qV significa que, para q = 1e, la energía en julios es V × e. Al dividir por e para convertir a eV, se obtiene simplemente V. Así, 50 voltios producen siempre 50 eV para una partícula con carga simple, independientemente de su masa.
¿Cambia la fórmula para partículas con otra carga?
Sí. Para una partícula con número de carga z (por ejemplo, z = 2 para una partícula alfa), la energía ganada es z × V electronvoltios. Un átomo de helio doblemente ionizado acelerado a 100 V gana 200 eV. Esta calculadora asume partículas con carga simple (z = 1); multiplica el resultado por z para otros estados de carga.
¿Cuál es la diferencia entre electronvoltios y voltios?
Los voltios miden la diferencia de potencial eléctrico (una propiedad del campo), mientras que los electronvoltios miden energía (una propiedad de la partícula). Están relacionados, pero son magnitudes distintas. No puedes sumar 5 V a 3 eV porque tienen dimensiones físicas diferentes; solo puedes decir que un potencial de 5 V aporta 5 eV de energía cinética a una partícula con carga simple.
¿Cómo se usan los electronvoltios en las bandas prohibidas de los semiconductores?
La banda prohibida de un semiconductor es la energía mínima del fotón necesaria para excitar un electrón desde la banda de valencia hasta la banda de conducción. La banda prohibida del silicio de 1.12 eV significa que se necesita un fotón de al menos 1.12 eV. Esto corresponde a una longitud de onda de unos 1 100 nm (infrarrojo cercano), por lo que las células solares de silicio pueden aprovechar la luz del IR cercano pero no longitudes de onda más largas.
¿Puedo usar esta calculadora para protones u otros iones?
Sí; para iones con carga simple (z = 1), el resultado es el mismo que para los electrones. Para iones con varias cargas, como Ca²⁺ (z = 2), duplica el valor en eV mostrado. El resultado en julios también debe multiplicarse por z, ya que E (J) = z × e × V.