potencia eléctrica (en corriente continua) se expresa con la siguiente función matemática:
P = I x V = V2 / R = I2 x R
8.2. Medida de la potencia
Se puede obtener la potencia de un receptor midiendo independientemente la tensión y la intensidad, después no habría más que realizar el producto de estas dos medidas con lo que se obtendría la potencia.
También existe un dispositivo para medir la potencia llamado vatímetro, y que se representa por una (W) dentro de un círculo. Este instrumento mide la tensión y la intensidad por separado. Calcula su producto, de ahí que la conexión del vatímetro para medir la potencia sea por un lado en serie y por otro en paralelo.
8.3. Energía
Se puede saber la energía eléctrica consumida por un receptor conociendo la potencia de este y el tiempo que ha estado recibiendo dicha energía, ya que:
Energía = Potencia x tiempo
La unidad de energía es el julio, 1 julio equivale a un watio por segundo.
Julio = 1W / s
La unidad de energía más utilizada el es kilowatio-hora (kWh), que equivale a la energía desarrollada por una potencia de un kilovatio (kW) durante una hora.
Nota
Las empresas suministradoras de energía eléctrica utilizan el kWh en lugar del julio por que este es una medida demasiado pequeña, ya que 1 kWh equivale a 3,6 millones de julios, con lo que habría que utilizar cifras muy grandes.
Aplicación práctica
Tiene un circuito básico con una pila de 12 V conectada a una lámpara con una resistencia de 9 Ω. Calcule la intensidad de corriente que pasará por la lámpara así como la potencia desarrollada por esta.
SOLUCIÓN
Se puede calcular fácilmente la intensidad mediante la Ley de Ohm, con lo que I=V/R, es decir, I=12/9, I=1,33 A. A partir de aquí se calcula la potencia de la lámpara (P=IxV): P=1,33x12=15,96 W.
9. Asociación de resistencias
Se establecen varias configuraciones básicas a la hora de diseñar un circuito eléctrico, ya que se pueden conectar los receptores en serie o en paralelo. Dependiendo de esto, se tendrán que calcular las magnitudes de tensión, resistencia y corriente eléctrica de distinta forma.
Así pues, las configuraciones básicas que se encuentran en un circuito son:
1 Circuito serie.
2 Circuito paralelo.
3 Circuito mixto (conexión de circuitos serie y paralelo).
9.1. Circuito serie
La configuración en serie consiste en la colocación de los elementos uno a continuación del otro, donde el terminal de salida de un dispositivo se conecta al terminal de entrada del dispositivo siguiente. Todo componente conectado en serie está atravesado por la misma corriente, es decir, la intensidad de corriente se mantiene fija en el circuito serie, mientras que la tensión que tiene cada receptor dependerá de su valor resistivo. En el circuito de la imagen se muestra un ejemplo donde las resistencias están conectadas en serie.
Cuando existen dos o más resistencias conectadas en serie, estas actúan a efectos de cálculo con un valor resistivo total denominado resistencia equivalente, representado por Requ. Este valor resistivo se puede calcular fácilmente, siendo n el número de resistencias conectadas en serie, mediante la siguiente fórmula:
Es decir, la resistencia que habrá que poner para sustituir a las que hay conectadas en serie para que tenga un valor equivalente, es la que tenga como valor la suma de los valores de todas las resistencias conectadas en serie.
Una vez que se ha hallado la resistencia equivalente se podrá calcular la intensidad de corriente, dado que se conoce la tensión, y se sabe que la intensidad es la misma.
I = Vg/Requ
Asimismo, se podrá calcular la tensión que hay en cada resistencia mediante la fórmula del divisor de tensión.
Vi = I ⋅ (Ri/Requ)
Aplicación práctica
A continuación, se propone el análisis de un circuito de corriente continua muy sencillo formado por 3 resistencias (R1= 2 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 4 Ω) conectadas en serie a una pila de 12 V (VG = 12 V). Calcule la intensidad de corriente, la caída de tensión y la potencia disipada en cada una de ellas.
SOLUCIÓN
1 Cálculo de la intensidad que pasa por las resistencias:Para calcular la intensidad que suministra la pila, se determina la resistencia equivalente que conforman R1, R2 y R3 (serie).
Requ = R1 + R2 + R3;
Requ = 2 + 3 + 4;
Requ = 9Ω
1 A continuación, se aplica la Ley de Ohm para calcular la intensidad que recorre el circuito:
IG = VG / Requ ;
IG = 12 / 9 ;
IG = 1,33 A
1 Al estar dispuestas la resistencias en serie, la intensidad que suministra la pila (IG) es la misma que pasa por todas las resistencias (IG=IR1= IR2= IR2).
1.33 = IR1 = IR2 = IR2;
a. Cálculo de la caída de tensión de las resistencias:
Al conocer la intensidad que pasa por cada resistencia, se puede calcular, a partir de la Ley de Ohm, la caída de tensión de cada una de ellas (resultados redondeados):
VR1
