Potencia Electrica
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Publicado: 1 de octubre de 2011
Potencia eléctrica
La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).
Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico otermodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenarquímicamente en baterías.
Potencia en corriente continua
Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión.Esto es,
(1) P = \frac{dw}{dt} = \frac{dw}{dq}\cdot\frac{dq}{dt} = V\cdot I\,
donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o sepuede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como,
(2) P = R\cdot I^2 = {V^2 \over R}
recordando que a mayor corriente, menor voltaje.
[editar] Potencia en corriente alterna
Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de losvalores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.
En el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica una tensión sinusoidal v(t) \,\! con velocidad angular \omega \,\! y valor de pico V_o \,\! resulta:
v(t)=V_0 \cdot \sin(\omega t) \,\!
Estoprovocará una corriente i(t) \,\! retrasada un ángulo \phi \,\! respecto de la tensión aplicada:
i(t)=I_0 \cdot \sin(\omega t - \phi) \,\!
La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:
p(t)=V_0 \cdot I_0 \cdot \sin(\omega t)\cdot \sin(\omega t - \phi) \,\!
Mediante trigonometría, la anterior expresión puede transformarse en la siguiente:p(t)=V_0 \cdot I_0 \cdot \frac {\cos (\phi) - \cos(2 \omega t - \phi)}{2} \,\!
Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:
P(t)=V \cdot I \cos(\phi) - V \cdot I \cos(2 \omega t - \phi) \,\!
Se obtiene así para la potencia un valor constante, V I \cos(\phi) \,\! y otro variable con el tiempo, V I \cos(2\omega t - \phi) \,\!. Al primer valor se le denomina potencia activa y alsegundo potencia fluctuante.
[editar] Potencia fluctuante
Al ser la potencia fluctuante de forma senoidal, su valor medio será cero. Para entender mejor qué es la potencia fluctuante, imaginemos un circuito que sólo tuviera una potencia de este tipo. Ello sólo es posible si φ = π / 2, quedando
p(t)= V.I.cos(\pi/2) + V \cdot I \cdot \cos(2 \omega t - \pi/2) = V \cdot I \cdot \cos(2 \omega t- \pi/2)
caso que corresponde a un circuito inductivo puro o capacitivo puro. Por lo tanto la potencia fluctuante es debida a un solenoide o a un condensador.Tales elementos no consumen energía sino que la almacenan en forma de campo magnético y campo eléctrico.
[editar] Componentes de la intensidad
Figura 1.- Componentes activa y reactiva de la intensidad; supuestos inductivo, izquierda...
La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).
Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico otermodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenarquímicamente en baterías.
Potencia en corriente continua
Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión.Esto es,
(1) P = \frac{dw}{dt} = \frac{dw}{dq}\cdot\frac{dq}{dt} = V\cdot I\,
donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o sepuede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como,
(2) P = R\cdot I^2 = {V^2 \over R}
recordando que a mayor corriente, menor voltaje.
[editar] Potencia en corriente alterna
Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de losvalores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.
En el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica una tensión sinusoidal v(t) \,\! con velocidad angular \omega \,\! y valor de pico V_o \,\! resulta:
v(t)=V_0 \cdot \sin(\omega t) \,\!
Estoprovocará una corriente i(t) \,\! retrasada un ángulo \phi \,\! respecto de la tensión aplicada:
i(t)=I_0 \cdot \sin(\omega t - \phi) \,\!
La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:
p(t)=V_0 \cdot I_0 \cdot \sin(\omega t)\cdot \sin(\omega t - \phi) \,\!
Mediante trigonometría, la anterior expresión puede transformarse en la siguiente:p(t)=V_0 \cdot I_0 \cdot \frac {\cos (\phi) - \cos(2 \omega t - \phi)}{2} \,\!
Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:
P(t)=V \cdot I \cos(\phi) - V \cdot I \cos(2 \omega t - \phi) \,\!
Se obtiene así para la potencia un valor constante, V I \cos(\phi) \,\! y otro variable con el tiempo, V I \cos(2\omega t - \phi) \,\!. Al primer valor se le denomina potencia activa y alsegundo potencia fluctuante.
[editar] Potencia fluctuante
Al ser la potencia fluctuante de forma senoidal, su valor medio será cero. Para entender mejor qué es la potencia fluctuante, imaginemos un circuito que sólo tuviera una potencia de este tipo. Ello sólo es posible si φ = π / 2, quedando
p(t)= V.I.cos(\pi/2) + V \cdot I \cdot \cos(2 \omega t - \pi/2) = V \cdot I \cdot \cos(2 \omega t- \pi/2)
caso que corresponde a un circuito inductivo puro o capacitivo puro. Por lo tanto la potencia fluctuante es debida a un solenoide o a un condensador.Tales elementos no consumen energía sino que la almacenan en forma de campo magnético y campo eléctrico.
[editar] Componentes de la intensidad
Figura 1.- Componentes activa y reactiva de la intensidad; supuestos inductivo, izquierda...
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