Como ya sabemos, en todo circuito eléctrico simple, cuando se cierra un interruptor, hay un movimiento de electrones y un desplazamiento de carga debido a la fuerza que le transmite la fuente de voltaje; esto representa un trabajo. Por tanto, la corriente eléctrica produce un trabajo, consistente en trasladar una carga a través de un conductor.
El término de potencia se asocia a cualquier dispositivo capaz de hacer un trabajo útil. Por ejemplo, un motor eléctrico es potente cuando es capaz de mover una máquina. La idea de potencia eléctrica surge del hecho que la electricidad es una forma de energía que puede ser convertida en un trabajo útil, como encender una lámpara, calentar una resistencia de una estufa eléctrica, mover la hélice de un ventilador, etc. Antes de hablar de potencia eléctrica, es conveniente analizar primero el significado de los siguientes cuatro conceptos fundamentales de la física clásica: fuerza, trabajo, energía y potencia.
Concepto de fuerza
Fuerza es toda causa capaz de producir o modificar un movimiento. Sin embargo, definir exactamente lo que es una fuerza no es fácil, aunque sí podemos observar cual es su efecto. Por ejemplo: podemos mover un objeto pesado gracias a la fuerza de empuje que ejerce sobre el mismo nuestro sistema muscular; un automóvil se pone en movimiento debido al impulso que recibe del motor, pues de lo contrario se quedaría en reposo. De lo anterior se desprende otra definición de fuerza: es todo aquello que produce una variación de la velocidad de un cuerpo. La unidad de medida de la fuerza es el newton ( N ) .
Concepto de trabajo
Cuando una fuerza mueve un cuerpo, se desarrolla un trabajo, equivalente al producto de la fuerza por la distancia a lo largo de lo cual actúa la misma.
La unidad de medida del trabajo es el julio ( J ), equivalente a 1 Nm ( newton por metro ).
Los conceptos de fuerza y trabajo, son muy distintos, pero están ligados entre sí. De hecho, cuando se ejerce una fuerza, se debe pensar inmediatamente en un trabajo, o lo que es lo mismo: cuando una fuerza produce movimiento, se efectúa un trabajo. Esto último sucede, por ejemplo, cuando:
Concepto de energía
La energía es la capacidad para efectuar un trabajo. Por tanto, en cada trabajo que se produzca siempre hay una forma de energía involucrada. Algunas de las formas más comunes de energía son las siguientes:
Energía potencial
Es la energía que posee un cuerpo debido a su posición. Ejemplo: el agua que se encuentra almacenada en un tanque de reserva está en posición de reposo cuando las llaves están cerradas. Por tanto tiene una energía potencial asociada.
Energía cinética
Es la que posee un cuerpo cuando está en movimiento. Ejemplo: si se abren las llaves del tanque de reserva mencionado, entonces el agua corre por las tuberías: Por tanto, el flujo de agua lleva una energía cinética.
Energía calórica
Es la producida por la fricción o el roce de dos o más cuerpos. Ejemplo: la acción de frotarse las manos genera necesariamente energía calórica.
Energía radiante
Es la energía asociada con las ondas que viajan por el aire y el vacío. Ejemplo: las ondas sonoras, las señales de radio, la luz del sol, etc. poseen una energía radiante.
Energía química
Es la energía producida por la reacción de dos o más sustancias para formar nuevas sustancias.
Energía eléctrica
Es la energía producida por el flujo o movimiento de electrones dentro de un material. La corriente eléctrica no se puede ver, pero si se puede comprobar su existencia por medio de los efectos que produce al circular por un circuito o convertirse en otras formas de energía ( calor, movimiento, sonido, luz, etc. ).
Concepto de potencia
Si usted tuviera que elegir entre dos computadoras para llevar a cabo un trabajo complicado, ¿ cuál escogería ? . Lo más lógico es que usted escogería la de manejo más sencillo y, lo más importante, la más rápida. En esta última decisión juega un papel importante el factor tiempo y por tanto en la misma está implícito el concepto de potencia, definida como el trabajo realizado en la unidad de tiempo. En nuestro caso, el equipo de cómputo más potente es el que hace su trabajo en el menor tiempo.
En un principio establecimos que la corriente eléctrica produce un trabajo cuando traslada una carga por un conductor. Luego, este trabajo supone la existencia de una potencia que dependerá del tiempo que dure desplazándose la carga. La unidad de medida de la potencia es el vatio ( W ), equivalente a 1J/s ( julio por segundo ) y denominada así en honor de James Watt ( 1736 - 1819 ), inventor de la máquina de vapor. La potencia en un circuito eléctrico se determina con ayuda de la ley de Watt, la cual vamos a estudiar a continuación.
Ley de Watt
Examinemos la imagen anterior de un tanque de acumulación o reserva de agua. La potencia eléctrica se compara en este caso con el tanque, el cual almacena agua y nos suministra una potencia hidráulica. En este caso, la potencia de la corriente de agua es directamente proporcional al desnivel del tanque, es decir su altura con respecto al suelo, así como la cantidad de agua por unidad de tiempo que sale cuando se abre la llave.
Ahora comparamos el tanque de reserva de agua de nuestra imagen anterior con un circuito eléctrico simple, como el de la siguiente imagen.
Observando podemos establecer las siguientes analogías:
a. El desnivel se asemeja al voltaje de la fuente ( V ).
b. La cantidad de agua que sale por la llave es semejante a la corriente ( I ).
Por tanto, podemos afirmar, como efectivamente ocurre, que en un circuito eléctrico la potencia eléctrica es directamente proporcional al voltaje y a la corriente. De hecho, si los valores de la resistencia y el voltaje de alimentación no cambian, es decir permanecen constantes, la potencia en la resistencia se manifiesta en el consumo de amperios: a mayor corriente, mayor potencia, y viceversa. De esta observación se deduce que:
Potencia = Voltaje x Intensidad
En otras palabras, la potencia disipada en una resistencia es directamente proporcional a la tensión aplicada y a la cantidad de corriente que circula por el circuito. Este enunciado se puede expresar matemáticamente como una ecuación así:
P = V x I
donde:
P es la potencia disipada, en vatios ( W )
V es la tensión aplicada, en voltios ( V )
I es la cantidad de corriente eléctrica que circula, en amperios ( A )
La fórmula P = V x I se conoce como la ley de Watt. Para que su empleo produzca los resultados correctos las cantidades se deben expresar en unidades patrón, que son: vatios, voltios y amperios. Si, por algún motivo se toman cantidades múltiplos o submúltiplos, estas unidades se deben convertir en unidades básicas antes de usar la fórmula representada por la ley de Watt.
Como hemos mencionado anteriormente, la unidad de medida de la potencia es el vatio y para su representación se utiliza la letra W (mayúscula). Igual que sucede con el voltio y el amperio, las unidades de voltaje y corriente respectivamente, el vatio también tiene múltiplos, usados principalmente en electricidad, y submúltiplos, muy empleados en electrónica. La siguiente tabla relaciona las equivalencias para estas unidades.
Para medir la potencia eléctrica en vatios se emplea un instrumento llamado vatímetro, utilizado principalmente en electricidad. En electrónica se utiliza con más frecuencia el multímetro. Para ello, se efectúan primero mediciones de voltaje y de corriente. A continuación, para hallar la potencia, basta con obtener el producto de estas dos magnitudes.
En la siguiente publicación vamos a explicar ejemplos de aplicaciones de la ley de Watt y al igual que la ley de Ohm, la ley de Watt también tiene un triángulo relacionando las tres magnitudes de potencia, voltaje e intensidad.
Escrito por Archie Tecnology
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| Que es la potencia eléctrica |
Concepto de fuerza
Fuerza es toda causa capaz de producir o modificar un movimiento. Sin embargo, definir exactamente lo que es una fuerza no es fácil, aunque sí podemos observar cual es su efecto. Por ejemplo: podemos mover un objeto pesado gracias a la fuerza de empuje que ejerce sobre el mismo nuestro sistema muscular; un automóvil se pone en movimiento debido al impulso que recibe del motor, pues de lo contrario se quedaría en reposo. De lo anterior se desprende otra definición de fuerza: es todo aquello que produce una variación de la velocidad de un cuerpo. La unidad de medida de la fuerza es el newton ( N ) .
Concepto de trabajo
Cuando una fuerza mueve un cuerpo, se desarrolla un trabajo, equivalente al producto de la fuerza por la distancia a lo largo de lo cual actúa la misma.
La unidad de medida del trabajo es el julio ( J ), equivalente a 1 Nm ( newton por metro ).
Los conceptos de fuerza y trabajo, son muy distintos, pero están ligados entre sí. De hecho, cuando se ejerce una fuerza, se debe pensar inmediatamente en un trabajo, o lo que es lo mismo: cuando una fuerza produce movimiento, se efectúa un trabajo. Esto último sucede, por ejemplo, cuando:
- Un atleta lanza una jabalina.
- Se arrastra una carreta.
- Se golpea un cincel con un martillo.
- Se hace girar el timón de un barco.
En estos y en muchos casos más se consigue el movimiento de un cuerpo cuando aplicamos una fuerza. Esto implica que si un cuerpo permanece en reposo, sobre él no se está ejecutando trabajo alguno.
Concepto de energía
La energía es la capacidad para efectuar un trabajo. Por tanto, en cada trabajo que se produzca siempre hay una forma de energía involucrada. Algunas de las formas más comunes de energía son las siguientes:
Energía potencial
Es la energía que posee un cuerpo debido a su posición. Ejemplo: el agua que se encuentra almacenada en un tanque de reserva está en posición de reposo cuando las llaves están cerradas. Por tanto tiene una energía potencial asociada.
Energía cinética
Es la que posee un cuerpo cuando está en movimiento. Ejemplo: si se abren las llaves del tanque de reserva mencionado, entonces el agua corre por las tuberías: Por tanto, el flujo de agua lleva una energía cinética.
Energía calórica
Es la producida por la fricción o el roce de dos o más cuerpos. Ejemplo: la acción de frotarse las manos genera necesariamente energía calórica.
Energía radiante
Es la energía asociada con las ondas que viajan por el aire y el vacío. Ejemplo: las ondas sonoras, las señales de radio, la luz del sol, etc. poseen una energía radiante.
Energía química
Es la energía producida por la reacción de dos o más sustancias para formar nuevas sustancias.
Energía eléctrica
Es la energía producida por el flujo o movimiento de electrones dentro de un material. La corriente eléctrica no se puede ver, pero si se puede comprobar su existencia por medio de los efectos que produce al circular por un circuito o convertirse en otras formas de energía ( calor, movimiento, sonido, luz, etc. ).
Concepto de potencia
Si usted tuviera que elegir entre dos computadoras para llevar a cabo un trabajo complicado, ¿ cuál escogería ? . Lo más lógico es que usted escogería la de manejo más sencillo y, lo más importante, la más rápida. En esta última decisión juega un papel importante el factor tiempo y por tanto en la misma está implícito el concepto de potencia, definida como el trabajo realizado en la unidad de tiempo. En nuestro caso, el equipo de cómputo más potente es el que hace su trabajo en el menor tiempo.
En un principio establecimos que la corriente eléctrica produce un trabajo cuando traslada una carga por un conductor. Luego, este trabajo supone la existencia de una potencia que dependerá del tiempo que dure desplazándose la carga. La unidad de medida de la potencia es el vatio ( W ), equivalente a 1J/s ( julio por segundo ) y denominada así en honor de James Watt ( 1736 - 1819 ), inventor de la máquina de vapor. La potencia en un circuito eléctrico se determina con ayuda de la ley de Watt, la cual vamos a estudiar a continuación.
Ley de Watt
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| Tanque de acumulación o reserva de agua |
Examinemos la imagen anterior de un tanque de acumulación o reserva de agua. La potencia eléctrica se compara en este caso con el tanque, el cual almacena agua y nos suministra una potencia hidráulica. En este caso, la potencia de la corriente de agua es directamente proporcional al desnivel del tanque, es decir su altura con respecto al suelo, así como la cantidad de agua por unidad de tiempo que sale cuando se abre la llave.
Ahora comparamos el tanque de reserva de agua de nuestra imagen anterior con un circuito eléctrico simple, como el de la siguiente imagen.
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| Circuito eléctrico simple |
a. El desnivel se asemeja al voltaje de la fuente ( V ).
b. La cantidad de agua que sale por la llave es semejante a la corriente ( I ).
Por tanto, podemos afirmar, como efectivamente ocurre, que en un circuito eléctrico la potencia eléctrica es directamente proporcional al voltaje y a la corriente. De hecho, si los valores de la resistencia y el voltaje de alimentación no cambian, es decir permanecen constantes, la potencia en la resistencia se manifiesta en el consumo de amperios: a mayor corriente, mayor potencia, y viceversa. De esta observación se deduce que:
Potencia = Voltaje x Intensidad
En otras palabras, la potencia disipada en una resistencia es directamente proporcional a la tensión aplicada y a la cantidad de corriente que circula por el circuito. Este enunciado se puede expresar matemáticamente como una ecuación así:
P = V x I
donde:
P es la potencia disipada, en vatios ( W )
V es la tensión aplicada, en voltios ( V )
I es la cantidad de corriente eléctrica que circula, en amperios ( A )
La fórmula P = V x I se conoce como la ley de Watt. Para que su empleo produzca los resultados correctos las cantidades se deben expresar en unidades patrón, que son: vatios, voltios y amperios. Si, por algún motivo se toman cantidades múltiplos o submúltiplos, estas unidades se deben convertir en unidades básicas antes de usar la fórmula representada por la ley de Watt.
Como hemos mencionado anteriormente, la unidad de medida de la potencia es el vatio y para su representación se utiliza la letra W (mayúscula). Igual que sucede con el voltio y el amperio, las unidades de voltaje y corriente respectivamente, el vatio también tiene múltiplos, usados principalmente en electricidad, y submúltiplos, muy empleados en electrónica. La siguiente tabla relaciona las equivalencias para estas unidades.
Múltiplos y submúltiplos
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Símbolos
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Equivalencias
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Megavatio
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MW
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1.000.000 W
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Kilovatio
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KW
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1.000 W
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Vatio
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W
|
1 W
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Milivatio
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mW
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0.001 W
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Microvatio
|
µW
|
0.000001 W
|
Para medir la potencia eléctrica en vatios se emplea un instrumento llamado vatímetro, utilizado principalmente en electricidad. En electrónica se utiliza con más frecuencia el multímetro. Para ello, se efectúan primero mediciones de voltaje y de corriente. A continuación, para hallar la potencia, basta con obtener el producto de estas dos magnitudes.
En la siguiente publicación vamos a explicar ejemplos de aplicaciones de la ley de Watt y al igual que la ley de Ohm, la ley de Watt también tiene un triángulo relacionando las tres magnitudes de potencia, voltaje e intensidad.
Escrito por Archie Tecnology
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