Un circuito
es una red electrónica que contiene al menos una trayectoria cerrada. En un
circuito eléctrico está formado por varios elementos:
Interruptores: Son
elementos que permiten suspender o reanudar el paso de la corriente eléctrica.
Las fuentes: son
los dispositivos mediante los cuales se establece la diferencia de potencial
para que la corriente fluya.
Los conectores:
son los cables conductores que unen entre si los elementos del circuito y por
lo general se consideran de resistencia despreciable.
Los aparatos
eléctricos: son los dispositivos que se ponen un funcionamiento al paso de la
corriente eléctrica.
Para que un
circuito funcione es necesario crear un camino por el que los electrones puedan
circular. Cuando esto ocurre, se dice que el circuito está cerrado. Si se abre
el interruptor o alguno de los cables, la corriente deja de fluir y se dice que
el circuito está abierto.
POTENCIA ELÉCTRICA
Cuando se efectúa un trabajo W, transportando a
velocidad constante una carga q de un punto b a otro a, en un
campo eléctrico, este trabajo se convierte en energía potencial eléctrica,
U. También sabemos que la diferencia de potencial entre los puntos a y b
es:
V = W/q
Inversamente, si conocemos la diferencia de
potencial y una carga se mueve de b a a, la energía potencial
disminuye en:
W = qV
Esta disminución será, según el caso, transformarse
en energía mecánica (motores) o en energía química (acumuladores) o en calor
(resistencias)
La energía por segundo, o potencia disponible es:
P = W/t = V(q/t) = Vi
En el caso de una resistencia R conectada entre a
y b, esta potencia disponible se transforma en calor, aplicando la ley
de Ohm, se tiene:
P = Vi = Ri2 = V2/R
Sabemos que la potencia se mide en vatios, W. A
estas relaciones se le denomina ley de Joule o efecto Joule.
EJEMPLOS
1.- Sobre una lámpara se lee “100 W, 120 V”, ¿Cuál
es la resistencia de esta lámpara?
SOLUCIÓN:
Lo que se lee significa, que si se conecta a
120 V, ella consumirá una potencia de 100 W.
Por la ley de Joule:
P = V2/R
R = V2/P
R = (120 V)2/100 W = 144 Ω
La resistencia de la lámpara es de 144 Ω
2.- En las estufas eléctricas, una perilla
indica: “bajo” , “medio”, “alto”, según la potencia que se desee. Esto es
debido a las conexiones que se hacen en dos resistencias R iguales, como se muestra
en las figuras siguientes.
a) En bajo. Si R = 20 Ω, como las resistencias
están en serie, por la ley de Joule:
La resistencia equivalente Re
es: Re = R+R = 2R
P = V2/2R
P = (110 V)2/2(20 Ω) = 302,5 W
b) Para Medio: Como hay una sola resistencia, se
tiene:
P = V2/R
P = (110 V)2/20 Ω = 605 W
c) Para alto: Como las resistencias están en
paralelo, por la ley de Joule:
La resistencia equivalente Re
es: 1/Re = 1/R + 1/R = 2/R de donde Re = R/2
P = V2/(R/2)
P = (110 V)2/(20 Ω/2) = 1210 W
3.- ¿Qué es lo que se paga en un recibo de “Luz”?
De la definición de potencia, P = W/t, la
potencia corresponde a la energía consumida en la unidad de tiempo, al despejar
energía W, se tiene: W = Pt, esto es lo que nos cobran en los recibos, energía
eléctrica, que tiene como unidades kWh.
Para el estrato 3 de la ciudad de Montería,
Córdoba, Colombia, el kWh vale $418,04. Si una residencia consume 231 kWh,
gasta, o paga entonces:
$418,04(231) = $ 96567,24
Esto es el valor que viene en el recibo.
Para saber más:
c) Para alto: Como las resistencias están en
paralelo, por la ley de Joule:
P = V2/(R/2)
P = (110 V)2/(20 Ω/2) = 1210 W
3.- ¿Qué es lo que se paga en un recibo de “Luz”?
De la definición de potencia, P = W/t, la
potencia corresponde a la energía consumida en la unidad de tiempo, al despejar
energía W, se tiene: W = Pt, esto es lo que nos cobran en los recibos, energía
eléctrica, que tiene como unidades kWh.
Para el estrato 3 de la ciudad de Montería,
Córdoba, Colombia, el kWh vale $418,04. Si una residencia consume 231 kWh,
gasta, o paga entonces:
$418,04(231) = $ 96567,24
Esto es el valor que viene en el recibo.
Para saber más:
EJERCICIOS DE APLICACIÓN
1.- Para el circuito que se muestra, si V = 110 V; si R1 = 100 Ω = R3 ; R2 = 150 Ω; R4 = 250 Ω
Hallar:
La corriente en el circuito, el voltaje en cada resistencia, y la potencia consumida en cada resistencia.
2.- Encuentra la resistencia equivalente del circuito.
3.- Tome un recibo de “luz” de tu casa y calcula la factura de ese mes.
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