8. POTENCIA Y ENERGÍA. CÁLCULO DEL CONSUMO ENERGÉTICO Y DE SU COSTE.

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1 8. POTENCIA Y ENERGÍA. CÁLCULO DEL CONSUMO ENERGÉTICO Y DE SU COSTE. Cuando compramos un electrodoméstico o una simple bombilla, siempre vemos que nos da la potencia de consumo. Habrás visto bombillas de 40W, 50W o las de bajo consumo en las que la potencia indicada es menor, 7W, 5W, etc. En este punto queremos que aprendas a: Calcular la potencia que un electrodoméstico utiliza. La energía que consume Lo que nos cobra la compañía eléctrica por este consumo cuando utilizamos el aparato. 8.1 POTENCIA Vamos a aprender a calcular la potencia de cualquier receptor que coloquemos en un circuito. En casa, cualquier aparato, electrodoméstico que enchufemos tiene una potencia que puede leerse en las características de dicho aparato. Así por ejemplo en un secador de pelo podemos encontrar que pone 800W, 1000W o más, al igual que la aspiradora, ordenador, televisión, etc. Podemos definir la potencia eléctrica como la capacidad que tiene un elemento consumidor o receptor para transformar la energía en un tiempo determinado, que será el tiempo que esté conectado y funcionando. Si una bombilla está apagada no está consumiendo energía pero si la encendemos sí lo hace. Magnitud Símbolo Unidad (SI) Abreviatura de la unidad La potencia consumida por un aparato eléctrico por el que circula una intensidad I, cuyo voltaje de funcionamiento es V viene dada por la expresión: De este modo, si conocemos el voltaje de nuestras casas que es de 220V y la potencia de aparatos consumidores como bombillas (40W, 60W), secador de pelo (1000W), podemos conocer la intensidad de corriente que circula por dicho aparato: También podemos conocer el voltaje de funcionamiento del aparato si conocemos la potencia y la intensidad de corriente: Por último, ayudándonos de la ley de Ohm podemos conocer la resistencia que ofrece el aparato al paso de la corriente a través de él: 8.2 ENERGÍA ELÉCTRICA En los circuitos eléctricos la energía es consumida por los receptores. Esta energía está relacionada con la potencia consumida por cada aparato. Si una bombilla de 60 W está 1

2 funcionando durante una hora, consumirá menos energía que si está funcionando durante cuatro horas. Además hay que tener en cuenta que aunque en el sistema internacional la energía se mide en Julios, en electricidad nos interesa medirla en KWh. Así, para calcular la energía consumida utilizaremos la siguiente expresión: Magnitud Símbolo Unidad Abreviatura de la unidad 8.3 COSTE DE LA ENERGÍA CONSUMIDA Para calcular el coste hay que tener en cuenta la energía consumida (expresada en KWh) y el precio de 1 KWh. En los recibos de la luz las compañías eléctricas nos indican el precio de un KWh. Para calcular el coste aplicaremos la siguiente expresión: Puedes aplicar esta expresión a un día normal en casa para calcular lo que gastas en energía. Para ello tendrías que tener en cuenta que la nevera está siempre conectada, las horas de televisión encendida, bombillas o cualquier otro electrodoméstico que utilices. Esto te hará darte cuenta de cuánto consumes y de cuánto puedes ahorrar si te preocupas de apagar todo aquello que no esté en uso. Para aplicar todos estos conceptos y entenderlos mejor resuelve los problemas de la Hoja II que se ha repartido en clase. 9. ASOCIACIÓN DE RECEPTORES Los circuitos eléctricos, según el modo en que se conecten sus receptores, se pueden clasificar en: circuitos serie circuitos paralelo circuitos mixtos Para resolver los circuitos es necesario utilizar el circuito equivalente *. * Un circuito equivalente es un circuito formado por una única pila (V t ) y una única resistencia (R t o R e ). 9.1 CIRCUITOS SERIE Un circuito serie es aquel en el que los receptores se conectan uno a continuación del otro. Por ejemplo: Esquema realista Esquema eléctrico 2

3 Características de los circuitos serie: 1. La resistencia equivalente es igual a la suma de las resistencias. 2. La intensidad de corriente que circula por cada resistencia es la misma y es igual a la intensidad de corriente total del circuito equivalente. 3. La tensión generada por la pila se reparte entre todos los receptores. R e = R 1 + R 2 I = I 1 = I 2 V pila = V 1 + V 2 4. Si uno de los receptores se estropea, el resto de los receptores en serie dejan de funcionar. Ejemplo de problema circuito serie (lo resolveremos en clase): e. Calcular la intensidad que circula por cada resistencia. f. Calcular el voltaje de cada resistencia. g. Calcular la potencia que consume cada resistencia. 3

4 9.2 CIRCUITOS PARALELO Un circuito paralelo es aquel cuyos receptores se conectan entre los mismos puntos. Por ejemplo: Esquema realista Características de los circuitos paralelo: 1. La resistencia equivalente es igual a la inversa de la suma de las inversas de las resistencias. 2. La tensión de todos los receptores es la misma y es igual a la de la pila. 3. La intensidad de corriente total se reparte entre todos los receptores. 1 / R e = 1 / R / R 2 V = V 1 = V 2 I = I 1 + I 2 4. Si uno de los receptores se estropea los demás siguen funcionando. Ejemplo de problema circuito paralelo (lo resolveremos en clase): e. Calcular el voltaje de cada resistencia. f. Calcular la intensidad que circula por cada resistencia. g. Calcular la potencia que consume cada resistencia. 4

5 9.3 CIRCUITOS MIXTOS Un circuito mixto es aquel en el que algunos receptores se conectan en serie y otros en paralelo. Por ejemplo: Esquema realista Esquema eléctrico Para resolver estos circuitos hay que ir calculando las resistencias equivalentes de los tramos en serie y en paralelo hasta obtener una única resistencia. Además es importante saber aplicar las características de los circuitos serie y paralelo en las partes del circuito conectadas en serie o en paralelo respectivamente. Ejemplo de problema circuito mixto (lo resolveremos en clase): e. Calcular el voltaje de cada resistencia y la intensidad que circula por cada resistencia. f. Calcular la potencia que consume cada resistencia. 5