la energia electrica es una cantidad física que mide cuánta energía necesita un circuito eléctrico para funcionar durante un tiempo determinado, influenciando así en el consumo de energía eléctrica de los aparatos eléctricos. A mayor potencia eléctrica, mayor gasto de energía. la energia electrica se puede utilizar para calcular la energía gastada en instalaciones eléctricas.
Lea también: Consejos para ahorrar electricidad
Resumen de energía eléctrica
A Potencia electric mide la cantidad de energía eléctrica entregada a los circuitos eléctricos durante un intervalo de tiempo.
La unidad de medida de la potencia eléctrica es el vatio.
La potencia eléctrica se puede calcular a partir de las relaciones entre la resistencia eléctrica, el voltaje eléctrico y la corriente eléctrica.
La energía eléctrica puede ser activa, reactiva o aparente.
La potencia activa es la utilizada en la transformación de la energía eléctrica en otra energía útil, que produce luz, movimiento y calor, y se mide en kilovatios (kilovatios).
La potencia reactiva es la potencia inútil, que no fue utilizada por la potencia activa, medida en kilovoltios-amperios reactivos (kVAR).
La potencia aparente es la potencia resultante en un circuito eléctrico, medida en kilovatios-amperios (kW A).
¿Qué es la energía eléctrica?
La energía eléctrica es un cantidad física escalar que mide la cantidad de energía electricidad concedida a Circuitos electricos durante un intervalo de tiempo. Cuanto mayor sea la potencia eléctrica del dispositivo, mayor será la energía consumida por el mismo. Por eso, las duchas y los acondicionadores de aire son los mayores consumidores de electricidad doméstica.
Unidad de medida de la potencia eléctrica
De acuerdo a Sistema Internacional de Unidades (SI), La unidad de medida de la potencia eléctrica es el Vatio., representado por la letra W, en honor al científico James Watt (1736-1819), quien patentó su máquina copiadora, motor rotativo y otros, y perfeccionó la máquina de vapor.
¿Cuáles son las fórmulas de la potencia eléctrica?
→ Potencia eléctrica relacionada con la resistencia eléctrica y la corriente eléctrica
\(P=R\cdot i^2\)
PAG → potencia eléctrica, medida en vatios \([W]\).
R → resistencia eléctrica, medida en ohmios \([Ω ]\).
i → corriente eléctrica, medida en amperios \([A ]\).
→ Potencia eléctrica relacionada con la tensión eléctrica y la resistencia eléctrica
\(P=\frac{U^2}R\)
PAG → potencia eléctrica, medida en vatios \([W]\).
tu → tensión eléctrica, medida en voltios \([V]\).
R → resistencia eléctrica, medida en ohmios \([Ω ]\).
→ Potencia eléctrica relacionada con la tensión eléctrica y la corriente eléctrica
\(P=i\cdot ∆U\)
PAG → potencia eléctrica, medida en vatios \([W]\).
i → corriente eléctrica, medida en amperios \([A ]\).
\(∆U\) → variación de tensión eléctrica, también llamada diferencia de potencial eléctrico, medida en voltios \([V]\).
→ Potencia eléctrica relacionada con la energía y el tiempo
\(P=\frac{E}{∆t}\)
PAG → potencia eléctrica, medida en kilovatios \([kW ]\).
Y → energía, medida en kilovatios por hora \([kWh]\).
t → variación del tiempo, medida en horas \([H]\).
¿Cómo calcular la potencia eléctrica?
la energia electrica se calcula de acuerdo con la información dada por las declaraciones. Si se trata de un ejercicio de consumo de energía eléctrica, utilizaremos la fórmula de potencia eléctrica relacionada con la variación de energía y tiempo. Sin embargo, si se trata de un ejercicio de circuitos eléctricos, utilizaremos las fórmulas de potencia eléctrica relacionadas con tensión eléctrica, corriente eléctrica y/o resistencia electrica. A continuación, veremos ejemplos de estas dos formas.
Ejemplo 1:
¿Cuál es la potencia eléctrica de una ducha que gasta una energía mensual de 22500 Wh, estando encendida todos los días durante 15 minutos?
Resolución:
Primero, vamos a convertir minutos a horas:
\(\frac{15\min}{60\min}=0.25\h\)
Como está conectado todos los días, mensualmente tendremos:
\(0.25\ h\cdot 30\ días=7.5\ h\)
Posteriormente, calcularemos la potencia eléctrica, utilizando la fórmula que la relaciona con la variación de energía y tiempo:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\kW\)
La ducha eléctrica tiene una potencia eléctrica de 3 kW o 3000 Watts.
Ejemplo 2:
¿Cuáles son la potencia eléctrica y el voltaje en un circuito que tiene una resistencia de 100 Ω que transporta una corriente de 5A?
Resolución:
Primero, calcularemos la potencia eléctrica utilizando la fórmula que la relaciona con la resistencia eléctrica y la corriente eléctrica:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\W\)
\(P=2,5\kW\)
Luego, calcularemos el voltaje eléctrico usando la fórmula que lo relaciona con la potencia eléctrica y la resistencia eléctrica:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\V\)
Sin embargo, el voltaje eléctrico también se podría haber calculado usando la fórmula que lo relaciona con la potencia eléctrica y la corriente eléctrica:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\V\)
Vea también:Primera ley de Ohm: la relación de la resistencia eléctrica con el voltaje eléctrico y la corriente eléctrica
Tipos de energía eléctrica
La potencia eléctrica se puede clasificar en potencia activa, potencia reactiva o potencia aparente.
→ Potencia eléctrica activa
Potencia eléctrica activa, también llamada potencia eléctrica real o útil, es el que se transmite al cargar capaz de convertir la energía eléctrica en otra forma de energía utilizable (trabajo útil), produciendo luz, movimiento y calor. Se mide en kilovatios (kilovatios).
→ Potencia eléctrica reactiva
Potencia eléctrica reactiva, también llamada energía eléctrica inútil, es aquella que no fue utilizada en el proceso de conversión de energía eléctrica en otras formas de energía útil, siendo almacenada y restablecido en el generador, sirviendo como el camino constante que toma la energía activa para hacer un trabajo útil y para magnetizar los devanados de equipo. Se mide en KiloVolt-Amperio Reactivo (kVAR).
→ Potencia eléctrica aparente
La potencia eléctrica aparente es la potencia total de un circuito, la suma de potencia activa y potencia reactiva. Se mide en kilovatios-amperios (kWA).
Ejercicios resueltos de energía eléctrica.
Pregunta 1
(PUC)
La electricidad se genera a partir de la luz mediante células fotosensibles, llamadas células solares fotovoltaicas. Las celdas fotovoltaicas en general están hechas de materiales semiconductores, con características cristalinas y depositadas sobre sílice. Estas células, agrupadas en módulos o paneles, forman los paneles solares fotovoltaicos. La cantidad de energía que genera un panel solar está limitada por su potencia, es decir, un panel de 145 W, con seis horas útiles de luz solar, genera aproximadamente 810 Watts por día.
Fuente: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Compruebe el número de horas que el panel descrito puede mantener encendida una lámpara fluorescente de 9 vatios.
A) 9 a. m.
B) 18:00
C) 58 horas
D) 90 horas
Resolución:
Alternativa D
Calcularemos la energía suministrada por el cuadro eléctrico mediante la fórmula que la relaciona con la potencia y el tiempo:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Con una potencia de aproximadamente 810 Watts por día, tenemos la energía de:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Entonces, el consumo de energía de la lámpara durante el día es:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Igualando la cantidad de energía generada por los paneles con el consumo energético de las lámparas, obtenemos:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Así, las lámparas funcionan durante 90 horas cuando están conectadas al panel.
Pregunta 2
(IFSP) Al ingresar a una tienda de materiales de construcción, un electricista ve el siguiente anuncio:
AHORRO: las lámparas fluorescentes de 15 W tienen la misma luminosidad (iluminación)
de lámparas incandescentes de 60 W.
Según el anuncio, para ahorrar electricidad, el electricista cambia una bombilla incandescente por una fluorescente y concluye que, en 1 hora, el ahorro de energía eléctrica, en kWh, será en
A) 0,015.
b) 0,025.
c) 0,030.
D) 0,040.
mi) 0,045.
Resolución:
Alternativa E
Para calcular el ahorro de energía eléctrica, primero calcularemos el gasto energético de la lámpara fluorescente y la lámpara incandescente, utilizando la fórmula de potencia eléctrica:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
La energía de la lámpara fluorescente es:
\(E_{fluorescente}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescente}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescente}=15\ Wh\)
Para obtener el valor en kilovatios-hora, debemos dividir por 1000, por lo que:
\(E_{fluorescente}=\frac{15\ Wh}{1000}=0.015\ kWh\)
La energía de la lámpara incandescente es:
\(E_{incandescente}=P\cdot∆t\)
\(E_{incandescente}=60\cdot1\)
\(E_{incandescente}=60\ Wh\)
Para encontrar el valor en kilovatios-hora, necesitamos dividir por 1000, entonces:
\(E_{incandescente}=\frac{60\ Wh}{1000}=0.060\ kWh\)
Por lo tanto, los ahorros de energía son:
\(Economía=E_{incandescente}-E_{fluorescente}\)
\(Economía=0.060-0.015\)
\(Economía=0.045\)
Por Pamella Raphaella Melo
Profesor de física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm