Electricidad: Potencia y resistencia Concepto de energía

Electricidad: Potencia y resistencia

Concepto de energía

Para entender qué es la potencia eléctrica hay que definir antes el concepto de

“energía”:

Energía es la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para

realizar un trabajo.

Cuando conectamos un computador o cualquier artefacto eléctrico a un circuito

alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (ya sea una pequeña batería o una

central hidroeléctrica), la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor,

permitiendo que, por ejemplo, una ampolleta transforme esa energía en luz y calor, o un

motor pueda mover una maquinaria.

De acuerdo con el postulado de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se

transforma”, en el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la

obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice

cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado.

La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” (en

castellano julio) y se representa con la letra “J”.

Potencia eléctrica

Potencia es la velocidad a la que se consume la energía.

También se puede definir Potencia como la energía desarrollada o consumida en una

unidad de tiempo, expresada en la fórmula

Se lee: Potencia es igual a la energía dividido por el tiempo

Si la unidad de potencia (P) es el watt (W), en honor de Santiago Watt, la energía (E) se

expresa en julios (J) y el tiempo (t) lo expresamos en segundos, tenemos que:

Entonces, podemos decir que la potencia se mide en julio (joule) dividido por segundo

(J/seg) y se representa con la letra “P”.

Además, diremos que la unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se

representa con la letra “W”.

Como un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 julio (joule) de

potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.

Para entenderlo, hagamos un símil: Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los

litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene.

Cálculo de la potencia

Para calcular la potencia que consume un dispositivo conectado a un circuito eléctrico

se multiplica el valor de la tensión, en volt (V), aplicada por el valor de la intensidad

(I) de la corriente que lo recorre (expresada en ampere).

Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la siguiente fórmula:

P = V • I

Expresado en palabras: Potencia (P) es igual a la tensión (V) multiplicada por la

Intensidad (I).

Como la potencia se expresa en watt (W), sustituimos la “P” que identifica la potencia

por su equivalente, es decir, la “W” de watt, tenemos también que: P = W, por tanto,

W = V • I

Expresado en palabras: Watt (W) es igual a la tensión (V) multiplicada por la

Intensidad (I).

Si conocemos la potencia en watt de un dispositivo y la tensión o voltaje aplicado (V) y

queremos hallar la intensidad de corriente (I) que fluye por un circuito, despejamos la

fórmula anterior y realizamos la operación matemática correspondiente:

Si observamos la fórmula W = V • I veremos que el voltaje y la intensidad de la

corriente que fluye por un circuito eléctrico son directamente proporcionales a la

potencia; es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia también

aumenta o disminuye de forma proporcional.

Entonces podemos deducir que, 1 watt (W) es igual a 1 ampere de corriente ( I ) que

fluye por un circuito, multiplicado por 1 volt (V) de tensión o voltaje aplicado.

1 watt = 1 volt · 1 ampere

A modo de ejemplo, resolvamos el siguiente problema:

¿Cuál será la potencia o consumo en watt de una ampolleta conectada a una red de

energía eléctrica doméstica monofásica de 220 volt, si la corriente que circula por el

circuito de la ampolleta es de 0,45 ampere?

Sustituyendo los valores en la fórmula tenemos:

P = V • I

P = 220 • 0,45

P = 100 watt

Es decir, la potencia de consumo de la ampolleta será de 100 W.

Si en el mismo ejemplo quisiéramos hallar la intensidad de la corriente que fluye por la

ampolleta y conocemos la potencia y la tensión o voltaje aplicada al circuito, usamos la

fórmula

Si realizamos la operación utilizando los mismos datos del ejemplo anterior, tendremos:

Para hallar la potencia de consumo en watt de un dispositivo, también se pueden utilizar

cualquiera de las dos fórmulas siguientes:

o

Con la primera, el valor de la potencia se obtiene elevando al cuadrado el valor de la

intensidad de corriente en ampere (A) que fluye por el circuito, multiplicando a

continuación ese resultado por el valor de la resistencia en ohm o ohmio (/) que posee

la carga o consumidor conectado al propio circuito.

Ver: PSU: Física, Pregunta 08_2005

Con la segunda fórmula obtenemos el mismo resultado elevando al cuadrado el valor

del voltaje de la red eléctrica y dividiéndolo a continuación por el valor en ohm o ohmio

(/) que posee la resistencia de la carga conectada.

Kilowatt/hora

Usando el watt y el segundo resultan unidades muy pequeñas, por ello, para medir la

potencia eléctrica se usa otra unidad llamada kilowatt-hora.

Esta unidad proviene de despejar energía (E) de la ya conocida ecuación

Despejando la ecuación, la energía queda

Entonces la unidad de energía sería

1 julio = 1 watt x 1 segundo pero 1 kilowatt = 1.000 watt y 1 hora = 3.600 segundos,

por lo tanto:

1 Kilowatt-hora = 1 KWh = 1.000 watt x 3.600 segundos = 3,6 x 106

julios

O, también:

1 KWh = 3.600.000 julios

Cuando la corriente circula por un conductor, los electrones pierden energía al

colisionar al interior del conductor, como consecuencia de esto, aumenta la temperatura;

es decir, la energía eléctrica se disipa en forma de calor. Si el conductor es muy fino,

éste se calienta hasta ponerse incandescente, este efecto tiene aplicación en estufas,

hornos eléctricos, ampolletas, etc.

Una de las aplicaciones más útiles de la energía eléctrica es su transformación en calor.

Como el calor es una forma de energía, se mide en julios, pero existe una

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