Energía eléctrica Se define como la rapidez con que se realiza un trabajo. Es decir, es la medida del trabajo realizado por una unidad de tiempo.

La unidad de poder en el sistema de medición internacional es la vatio (W), llamado así por el matemático e ingeniero James Watts que mejoró la máquina de vapor.

En el caso de los equipos eléctricos, la potencia indica la cantidad de energía eléctrica que se ha transformado en otro tipo de energía por unidad de tiempo.

Por ejemplo, una bombilla incandescente que en 1 segundo transforma 100 julios de energía eléctrica en energía térmica y luminosa tendrá una potencia eléctrica de 100 W.

Bombillas incandescentes

Fórmula de energía eléctrica

Para calcular la energía eléctrica usamos la siguiente fórmula:

P = U. yo

Ser

P: potencia (W)
i: corriente eléctrica (A)
U: diferencia de potencial (V)

Ejemplo

¿Cuál es la potencia eléctrica desarrollada por un motor cuando la diferencia de potencial (ddp) en sus terminales es de 110 V y la corriente a través de él tiene una intensidad de 20A?

Solución:

Para calcular la potencia, simplemente multiplique la corriente por ddp, entonces tenemos:

P = 20. 110 = 2200 W

A menudo, la potencia se expresa en kW, que es un múltiplo de W, de modo que 1 kW = 1000 W. Por lo tanto, la potencia del motor es 2,2 kW.

Efecto joule

Resistencias son dispositivos eléctricos que, cuando pasan por una corriente, transforman la energía eléctrica en energía térmica.

Este fenómeno se llama efecto Joule. y en este caso decimos que la resistencia disipa la energía eléctrica.

Calentadores, duchas eléctricas, secadores de pelo, bombillas incandescentes, planchas son ejemplos de equipos que utilizan este efecto.

Cálculo de potencia del efecto Joule

Para calcular la potencia eléctrica en una resistencia, podemos usar la siguiente expresión:

P = R. yo2

Ser

P: potencia (W)
R: resistencia (Ω)
i: corriente (A)

Usando la ley de Ohm (U = R. I), podemos sustituir la corriente en la expresión anterior y encontrar el poder en función de la diferencia de potencial y resistencia. En este caso tendremos:

Ser

P: potencia (W)
U: ddp (V)
R: resistencia (Ω)

Ejemplo

Una ducha eléctrica tiene las siguientes especificaciones: 2200 W – 220 V, considerando que la ducha se instaló correctamente, determine:

a) el valor de la resistencia eléctrica de la ducha cuando está en funcionamiento.
b) la intensidad de la corriente que fluye a través de ella.

Solución:

a) Para encontrar el valor de resistencia, podemos usar la fórmula de potencia en el efecto Joule, por lo que tenemos:

b) Para encontrar la corriente, podemos usar nuevamente la fórmula de potencia, pero ahora aparece la corriente.

Cálculo de energía eléctrica

Cuando un equipo eléctrico está en funcionamiento durante un cierto período de tiempo, podemos calcular la electricidad que se ha consumido.

Para hacer este cálculo, simplemente multiplique la potencia del equipo por el tiempo de operación, de esta forma la energía eléctrica se encuentra usando la fórmula:

Eel = P. Δt

Ser

Eel: energía eléctrica (J)
P: potencia (W)
Δt: intervalo de tiempo (s)

En la vida cotidiana, es muy común que el valor de la electricidad se exprese en kWh. En este caso, para transformar de Joule a kWh, podemos usar la siguiente relación:

1 kWh = 3 600 000 J

Ejemplo

Un calentador eléctrico tiene una potencia de 3000 W. ¿Cuál es el costo mensual de este calentador cuando permanece encendido durante 3 horas todos los días? Considere que 1 kWh cuesta $ 0.40.

Solución:

Primero calculemos el valor de la energía consumida por el calentador en 1 día:

Eel = 3000,3 = 9000 Wh = 9 kWh

Como queremos saber el costo en 1 mes, multipliquemos este valor por 30, para encontrar:

Eel= 9. 30 = 270 kWh

Finalmente, para encontrar el valor en reales, simplemente multiplique el valor encontrado por 0.40, luego:

Valor = 270. 0.4 = 108

Por lo tanto, el costo del calentador al final de 1 mes será 108 reales.

Para aprender más, lea también:

Ejercicios resueltos

1) Enem – 2016

Un electricista debe instalar una ducha de 220 V – 4 400 W con especificaciones de 6 800 W. Para instalar duchas, le recomendamos que tenga su propia red, con cables de diámetro apropiado y un interruptor de circuito con la potencia y corriente nominal. , con un margen de tolerancia cercano al 10%. Los disyuntores son dispositivos de seguridad utilizados para proteger las instalaciones eléctricas de cortocircuitos y sobretensiones y deben dispararse siempre que la corriente eléctrica exceda la permitida en el dispositivo. Para una instalación segura de esta ducha, el valor máximo de corriente del interruptor debe ser

a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A

2) Enem – 2016

Una lámpara LED (diodo emisor de luz), que funciona a 12 V y corriente continua de 0.45 A, produce la misma cantidad de luz que una lámpara incandescente de 60 W. ¿Cuál es el valor de reducir la energía consumida al reemplazar la bombilla incandescente con la bombilla LED?

a) 54,6 W
b) 27.0 W
c) 26,6 W
d) 5.4 W
e) 5.0 W

3) Enem – 2017

En el manual proporcionado por el fabricante de una ducha eléctrica de 220 V, se presenta un gráfico con la variación de la temperatura del agua en función del flujo para tres condiciones (caliente, caliente y supercaliente). En condiciones de sobrecalentamiento, la potencia disipada es de 6500 W.

Considere el calor específico del agua igual a 4200 J / (kg ° C) y la densidad del agua igual a 1 kg / L.

Según la información proporcionada, la potencia en la condición cálida corresponde a qué fracción de la potencia en la condición de sobrecalentamiento.

a) 1/3
b) 1/5
c) 3/5
d) 3/8
e) 5/8