uso y transmisión de la energía eléctrica física
TRANSCRIPT
Uso y transmisión de la energía eléctrica
Alexandra Ocasio Santiago
Introducción
En todos los aparatos electrodomésticos que tenemos en nuestros hogares podemos encontrar el uso y la transmisión de la energía eléctrica. Pero, ¿Cuánto se convierte en energía eléctrica y a qué tasa?También como estos equipos pueden transformar la energía eléctrica a forma de luz, movimiento, sonido o energía térmica.
Y sobre todo la importancia de la misma.
Como repaso…
Corriente eléctrica es una circulación de partículas cargadas
Corrientes convencional es cuando hay un flujo de energía positiva a través de un circuito cerrado
Batería- pila voltaica que contiene energía química
Celda fotovoltaica- posee energía solar Generador- puede ser hidráulico, por
corrientes de vapor o viento
Como repaso…
Circuito eléctrico es una red eléctrica que contiene al menos una trayectoria cerrada, manteniéndose la corriente pasando desde un lado A hasta B a través de un segmento C
Posee una bomba de carga que establece el flujo de las partículas cargadas, la corriente
Circuito eléctrico
Sabemos que se necesita cierta cantidad de diferencia potencial eléctrico, V
Una cantidad de energía qV se necesita para aumentar esa diferencia
No se puede tener nunca un 100% de eficiencia en cuanto a la conversión de la energía
El resto, el porcentaje que falta, se convierte en energía térmica
Circuito Eléctrico
Las cargas no se crean ni se destruyen, solo se separan, así la cantidad de iones + y – no cambia en el circuito
La carga y la energía son cantidades que se conservan
ΔEk= qV, q cargas transferidas que no cambian
La energía potencial de las cargas que circulan, el cambio neto debe ser cero
Tasas de flujo de carga y transferencia de energía La potencia mide la tasa a la cual se
transfiere la energía Si un generador transfiere un julio de
energía cinética a eléctrica en un segundo, entonces transfiere energía a una tasa de un julio por segundo
La energía producida conducida por una corriente eléctrica depende de la carga transferida y de la diferencia potencial
E=qV
Las unidades usadas
Se usa el coulomb para medir la carga eléctrica
La tasa de flujo de la carga eléctrica, I, se mide en coulomb por segundo
Un flujo de un coulomb por segundo se llama Amperio, A y se representa:
1 C/s= 1 A Amperímetro
Potencia y Resistencia
La potencia de un dispositivo eléctrico se halla multiplicando la diferencia del potencial, V, por la corriente, I
Ecuación: P=IV La resistencia es la propiedad que
determina cuánta corriente va a circular R=V/I La resistencia se mide en ohmios (Ω) El ohmio es la resistencia que permite la
circulación de una corriente por 1 A.
Ley de Ohm
Dice que la resistencia siempre va a ser constante aun cuando la magnitud y dirección del potencial aplicado varíen
Significa que no dependen del voltaje Las resistencias son dispositivos
diseñados para tener resistencia especifica
Los superconductores son los materiales que tienen resistencia cero, en estos no hay diferencia de potencial, V
Regular la corriente, ¿cómo? Un potenciómetro se usa para
alcanzar un control sobre la corriente en un circuito.
Cuanto mas alambre se agrega al circuito, más resistencia posee el circuito
Ecuación para cambiar la corriente: I=V/R, la I de corriente eléctrica
Diagrama de circuitos
Se utilizan para describir los circuitos de electricidad
Diagrama esquemático es uno donde se utilizan símbolos para etiquetar cada parte del circuito
Uso de la energía eléctrica
Transferencia de energía través de circuitos
La energía puede usarse de múltiples formas y siempre se trasforma
Ejemplos:
Transmisión de energía eléctrica a través de circuitos
Desafortunadamente, no toda la energía eléctrica destinada para la producción de otra forma de energía se transforma para ser útil
Solo el 90% al 98% se transforma La energía restante se convierte en
energía térmica
Calentamiento de una resistencia La ecuación que se utiliza para medir
cuanta energía térmica puede ser producida por cierta cantidad de energía eléctrica
I=V/R -para buscar la corriente E=I²Rt –para determinar la energía Se utilizan cierta información que te
brindan los ejercicios como la Resistencia, diferencia potencial, el tiempo, entre otros datos
Ejemplo 1
Un calentador eléctrico de 15Ω funciona con 120 V.
A) ¿ Cuál es la corriente eléctrica a través del calentador?
B) ¿Cuánta energía utiliza el calentador en 30 segundos?
C) ¿Cuánta energía térmica se libera en ese tiempo?
Respuesta Ejemplo #1
A) ¿Cuál es la corriente eléctrica a través del calentador?
V=120 VR= 15 ΩV=IRI=V/R= (120.0V)/ (15.0Ω)= 8.o A
La corriente eléctrica es de 8.0 A.La corriente eléctrica a través del calentador es de 8.0 A.
Respuesta Ejemplo #1 B) ¿Cuánta energía utiliza el calentador en
30s?E=I²RtE= (8.0 A)² x (15Ω)x (30 s)E=2.9 x 10⁴ J
La energía utilizada por el calentador es de 2.9 x 10⁴ J .
La energía que utiliza el calentador es de 2.9 x 10⁴ J.
Respuesta Ejemplo #1
C) ¿Cuánta energía se libera en ese tiempo?
Se libera la misma cantidad de energía, ya que toda la energía producida es térmica.
Se libera la misma cantidad de energía ya que toda la energía que produce un calentador es térmica.
Ejemplo#2
Una bombilla de 100W tiene una eficiencia de 20%.
A) ¿Cuántos julios convierte en energía de luz cada minuto la bombilla?
B)¿Cuántos julios en energía térmica produce la bombilla cada minuto?
Respuesta Ejemplo #2
A) ¿Cuántos julios convierte en luz cada minuto la bombilla?
P=E/tE= PtE= (.20)(100 W)(60 s)E= 1.20 x 10³ J
La energía producida por la bombilla es de 1.20 x 10³ J .Los julios que convierte en luz son 1.20 x 10³ J.
Respuesta Ejemplo #2
A) ¿Cuántos julios convierte en energía térmica la bombilla cada minuto?
E=PtE=(.80)(100 W)(60 s)E=4.8 x 10³ J
La bombilla convierte en energía térmica 4.8 x 10³ J. La energía térmica que produce la bombilla cada minuto es 4.8 x 10³ J.
Ejemplo #3
La resistencia del fogón de una estufa eléctrica es de 11Ω.
A) Si se aplican 220V, ¿cuál es la corriente que circula en el momento de la estufa?
B) ¿Cuánta energía convierte este fogón en energía térmica cada 30 segundos?
Respuesta Ejemplo #3
A) Si se aplican 220V, ¿cuál es la corriente que circula en el momento de la estufa?
V= IRI=V/RI=(220 V) / (11 Ω)I= 20 A
La corriente que circula es de 20 A. La corriente que circula por el fogón es de 20 A.
Respuesta Ejemplo #3
B) ¿Cuánta energía convierte este fogón en energía térmica cada 30 segundos?
E= I²RtE= (20 A)² (11 Ω) (30 s)E= 6.6 x 10³ J
La energía térmica que produce este fogón cada 30 segundos es de 6.6 x 10³ J.
La cantidad de energía térmica que convierte este fogón es de 6.6 x 10³ J.
Transmisión de energía eléctrica La energía que producen las fabricas,
por ejemplo la de Costa Sur con sede en Guayanilla
¿Cómo la energía que ellos producen en esa Central Termoeléctrica logra enviarse a través de grandes distancias hacia los hogares e industrias?
¿Cómo puede efectuarse la transmisión con tan poca perdida de energía térmica como sea posible?
Transmisión de la energía eléctrica Los ingenieros electricistas llaman a esta
energía térmica no deseada Para que esta se produzca a la menor
cantidad posible, la corriente y la resistencia deben reducirse en los alambres que la transportan
En la transmisión de energía eléctrica a grandes distancias , al aumentar el voltaje se reduce la corriente sin reducir la potencia
Porque así se ahorran dinero y energía
Transferencia de energía eléctrica
Kilovatio-hora
Las compañías privadas son las encargadas de suministrar nuestra energía
Nosotros pagamos por esa energía que utilizamos y por el servicio que la hace llegar a nuestros hogares
Tasa de consumo se mide a kilovatios por hora en vez de vatios por segundo, pues a las compañías se les hace más fácil facturar a dicha tasa comercial
Kilovatio-hora
Un kWh es igual a 1000 vatios distribuidos continuamente por 3600 segundos (1 hora)
1 kWh= (1000 J/s)(3600 s)= 3.6 x 10⁶ J
En base a esta tasa de consumo nos cobran al precio promedio que este al mercado al momento de la lectura de nuestro contador, etc.
El costo de funcionamiento de un dispositivo eléctrico En los problemas para resolver acerca de
este tema nos ofrecerán información sobre la carga eléctrica que requiere el dispositivo, el voltaje que necesita, el tiempo de uso, y el costo de kWh
Entonces al analizar el problema, en base a esta información dada podremos evaluar la potencia que requerirá el equipo, la energía y el costo por la energía, entre otras cosas
Practica #1
Un calentador eléctrico toma 15.0 A de una fuente de 120 V. Funciona, en promedio, 5 horas al día.
A) ¿Cuánta potencia usa el calentador?
B) ¿Cuánta energía en kWh consume en 30 días?
C) A 11 centavos por kWh, ¿Cuánto cuesta usar el calentador por 30 días?
Respuesta Ejercicio Practica A) ¿Cuánta potencia utiliza el
calentador?P=IVP= (15.o A) (120 V)P=1.80 x 10³ W
La potencia que usa el calentador es de 1.80 x 10³ W. potencia que utiliza el calentador es de 1.80 x 10³ W.
Respuesta Ejercicio Practica B) ¿Cuánta energía en KWh consume
en 30 días?E= PtE= (1.80 x 10³ W)(5 horas)(30 días)E=270,000 WE= 2.70 KWh
La energía en KWh que consume en 30 días es de2.70 KWh.
Respuesta Ejercicio Practica C) A 11 centavos por KWh, ¿Cuánto
cuesta usar el calentador por 30 días?
Costo= (2.70 KWh)(11 centavos)Costo= $ 29.70Costo= $30.00El costo al mes es de $30.00.
El costo a 11 centavos el kilovatio es de $30.00.
