Potencia eléctrica
La potencia es la energía transferida por unidad de tiempo.
P = V · I
Usando la Ley de Ohm (V = I·R):
P = I² · R
P = V² / R
Unidad: watt (W). 1 kW = 1000 W.
Energía eléctrica
E = P · t
donde t es el tiempo en segundos (unidad: joule, J) o en horas (unidad: kWh).
1 kWh = 3 600 000 J = 3.6 × 10⁶ J
El consumo eléctrico domiciliario se mide en kilowatt-hora (kWh).
Costo de la energía
Costo = Potencia (kW) × Tiempo (h) × Precio por kWh
Ejemplo: una ampolleta de 100 W encendida 5 horas consume:
E = 0.1 kW × 5 h = 0.5 kWh
Eficiencia energética
Un dispositivo es más eficiente si convierte más energía eléctrica en la forma útil deseada (luz, movimiento, calor) con menor pérdida.
Eficiencia (η) = E_útil / E_total × 100%
Una ampolleta LED puede tener η > 80% en luz, mientras una incandescente solo ~5%.
Ley de Joule (efecto térmico)
Q = I² · R · t
El calor generado en un resistor es proporcional al cuadrado de la corriente, a la resistencia y al tiempo.
Seguridad eléctrica
- Fusibles y disyuntores: se interrumpe el circuito cuando la corriente supera un límite (protegen de sobrecargas).
- Tierra de seguridad: conecta la carcasa metálica de dispositivos al suelo, evitando descargas eléctricas.
- Corto circuito: conexión directa entre dos puntos de diferente potencial con R muy baja → corriente muy alta → riesgo de incendio.
Tabla comparativa de componentes eléctricos
| Componente | Función | Unidad |
|---|---|---|
| Batería/pila | Fuente de voltaje (fem) | V |
| Resistor | Opone la corriente, convierte a calor | Ω |
| Condensador | Almacena carga eléctrica | F (farad) |
| Diodo LED | Emite luz al paso de corriente | — |
| Motor eléctrico | Convierte energía eléctrica en mecánica | — |
Errores frecuentes en PAES
- Confundir potencia (W) con energía (J o kWh): potencia es la tasa, energía es el total.
- Creer que un dispositivo con mayor potencia siempre consume más: depende también del tiempo de uso.
- No convertir unidades: mezclar kW con W o horas con segundos en los cálculos.
- Creer que la eficiencia puede superar el 100% (viola conservación de energía).
- Confundir la fórmula de potencia: P = V·I, P = I²·R y P = V²/R son equivalentes (Ley de Ohm aplicada).