Temperatura

Potencia Eléctrica (página 2)

Partes: 1, 2

movimiento de los electrones en un conductor como una serie de movimientos acelerados, cada uno de los cuales termina con un choque contra alguna de las partículas fijas del conductor.
Los electrones ganan energía cinética durante las trayectorias libres entre choques, y ceden a las partículas fijas, en cada choque, la misma cantidad de energíaque habían ganado.  La energía adquirida por las partículas fijas (que son fijas solo en el sentido de que su posición media no cambia) aumenta la amplitud de su vibración o sea, se convierte en calor. Para deducir la cantidad de calor desarrollada en un conductor por unidad de tiempo, hallaremos primero la expresión general de la potencia suministrada a una parte cualquiera de un circuitoeléctrico. Cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, éste experimenta un aumento de temperatura.  Este efecto se denomina “efecto Joule”.
Es posible calcular la cantidad de calor que puede producir una corriente eléctrica en cierto tiempo, por medio de la ley de Joule.
Supongamos, como en un calentador eléctrico, que todo el trabajo realizado por la energía eléctrica es transformado encalor.  Si el calentador funciona con un voltaje V y un intensidad I durante un tiempo t, el trabajo realizado es :
W=VIt
y como cada J equivale a 0,24 cal, la cantidad de calor obtenido será :
Q=0.24 VIt
V debe medirse en volts, I en amperes y t en segundos, para que el resultado esté expresado en calorías.
La ley de Joule enuncia que :
" El calor que desarrolla una corriente eléctrica alpasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente " .
Ejemplo.
Un fabricante de un calentador eléctrico portátil por inmersión, de 110V garantiza que si el calentador se sumerge en un recipiente lleno de agua ésta hervirá y en un minuto estará listo para hacer té.  Calcule la potencia de salidadel calentador.  Que corriente fluirá por él?.  Cual su resistencia ?
Suponga que el recipiente contiene 200 cm³ o sea 0.200kg de agua.  Si la temperatura del agua disponible en el casa es de 10°C la diferencia de temperatura para que hierva será pT=90K.  El suministro de energía calorífica que debe darse al agua está dado por :
donde c es la capacidad calorífica del agua expresada en joules yno kilocalorías.  Como esta energía calorífica se transfiere al agua en un tiempo pt, la potencia de salida del calentador es :

Solución
El flujo de corriente por el calentador se puede determinar por la ecuación P=Vi. Así tenemos:
 Mediante la ley de Ohm calculamos la resistencia , que es :
POTENCIA ELECTRICA
La energía eléctrica W que suministra un generador al circuito eléctricodepende de la cantidad de carga que lo atraviese. Dado que la fuerza electromotriz de un generador representa la energía que suministra al circuito por cada unidad de carga que lo atraviesa, se podrá escribir:
es decir:
Pero de acuerdo con la definición de intensidad eléctrica, la carga eléctrica q se puede escribir como el producto de la intensidad por el tiempo (10 · 1); luego la energíaeléctrica suministrada por el generador al circuito en un tiempo t vendrá dada por la expresión:
 
La potencia P de un generador representa la energía eléctrica que cede al circuito por unidad de tiempo, es decir:
Combinando las anteriores ecuaciones resulta para P la expresión:
 
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Al igual que la potencia mecánica, la potencia eléctrica se expresa en watts (W).
Efectos caloríficos de lacorriente eléctrica. Ley de Joule El calentamiento de los conductores por el paso de la corriente eléctrica fue uno de los primeros efectos observados por los científicos estudiosos de los fenómenos eléctricos, sin embargo, habría de pasar algún tiempo antes de que se conociera la magnitud de tal efecto calorífico y los factores de los que depende. J. P. Joule (1818-1889) se interesó desde joven...