Clase 006 – La Potencia

Contenido teórico

Resumen

La potencia eléctrica es igual al voltaje que hay entre los extremos de un componente multiplicado por la intensidad que a través de él:

\[ P=V \cdot I \]

Magnitud físicaUnidades (S.I.)
PotenciaPWatiosW
VoltajeVVoltiosV
IntensidadIAmperiosA
ResistenciaROhmiosΩ

Además, gracias a la Ley de Ohm, puede se expresado de diferentes formas:

\[ P=I^{2} \cdot R \]

\[ P=\frac{V^{2}}{R} \]

Introducción

La potencia eléctrica. Seguramente no es la primera vez que has escuchado este término, sobre todo cuando se habla de la factura de la luz. Pero, ¿realmente sabes que significa?

El objetivo de esta clase será que entiendas qué es la potencia eléctrica con ejemplos de la vida real que te proporcionarán una amplia visión acerca de su uso y su gran utilidad.

¿Qué es la potencia eléctrica?

La potencia eléctrica es la cantidad de energía que un dispositivo es capaz de generar o consumir por segundo:

\[ P= \frac{E}{t} \]

Magnitud físicaUnidades (S.I.)
PotenciaPWatiosW
EnergíaEJuliosJ
TiempotSegundoss

En otras palabras, la potencia eléctrica es una forma de cuantificar cuánta energía está consumiendo un dispositivo electrónico cada instante de tiempo. A mayor potencia, mayor es la cantidad de energía que un componente está consumiendo durante ese instante de tiempo.

Podemos expresar la fórmula de la energía en magnitudes eléctricas sabiendo, de clases anteriores, que:

\[ V=  \frac {E}{Q} \Rightarrow  E= V \cdot Q \]

\[ I=  \frac {Q}{T} \Rightarrow  T= \frac {Q}{I}\]

Como hemos explicado, la potencia es la energía que hay en un instante de tiempo en un dispositivo:

\[ P= \frac {E}{T} =  \frac{V \cdot Q}{\frac {Q}{I}}\]

\[ P= \frac {V \cdot {Q} \cdot I}{Q} = V \cdot I\]

Por tanto, podemos decir que la potencia es igual al voltaje multiplicado por la intensidad.

\[ P = V\cdot I \]

Además, gracias a la Ley de Ohm, puede ser expresado de diferentes formas:

\[ P=I^{2}\cdot R \]

\[ P=\frac{V^{2}}{R} \]

Componentes activos y componentes pasivos

En la electrónica, todos los componentes se puede clasificar según si aportan energía al circuito eléctrico al que están conectados o, por el contrario si consumen energía del circuito al que están conectados.

Por convenio, se considera que si un componente eléctrico genera potencia, tiene potencia positiva (+). Es decir, ese componente es una fuente de alimentación. Algunos ejemplos de componentes con potencia positiva son: una pila, una placa solar, una batería… A estos dispositivos que suministran potencia a nuestro circuito eléctrico, se les conoce como componentes activos, pues son capaces de activar el circuito eléctrico al que están conectados.

Por el contrario, si un dispositivo tiene potencia negativa (-), significa que ese dispositivo consume la potencia generada por un componente activo. Algunos ejemplos de componentes que consumen potencia son: un motor, una lavadora, una bombilla, un LED, una resistencia… A estos dispositivos que consumen potencia se les conoce como componentes pasivos pues permanecen pasivos (o inactivos) hasta que no haya presencia de un componente activo.

Suma de potencias igual a 0

En un circuito eléctrico, la suma de las potencias de todos los componentes tiene que ser igual a 0. Esto se debe a que si un componente consume energía durante un instante de tiempo es porque otro está generando esa misma cantidad de energía en ese mismo instante de tiempo. Por tanto, toda la potencia consumida en un circuito electrónico debe haber sido generada y si se suman (una con signo positivo y otra con signo negativo) el resultado debe ser igual a 0.

Matemáticamente se puede expresar como:

\[\sum_{n=0 }^{\infty}P_n=0\]

Ejemplo de sumatorio de potencias igual a 0

Para verlo mejor vamos a poner un ejemplo: imagina que tenemos un circuito donde tenemos una batería de 12V y dos bombillas de 3W cada una. Según el datasheet, es decir, la hoja de características que nos proporciona el fabricante de las bombillas, sabemos que estas bombillas son capaces de soportar los 12V. La pregunta que vamos a plantear es: ¿cuánta potencia está generando la batería?

La Potencia eléctrica - Circuito eléctrico con dos bombillas

Lo primero es saber cuánta intensidad circula a través de cada bombilla.

\[ I=\frac{P}{V}=\frac{3W}{12V}=0,25A=250mA \]

Como por cada bombilla circulan 250mA, es fácil deducir que de la batería tienen que salir 500mA para que por cada bombilla circulen 250mA.

Por tanto, si la batería está proporcionando 500mA y es una batería de 12V, se puede calcular la potencia que está generando:

\[ P=V\cdot I = 12V\cdot 0,5A=6W \]

Como hemos explicado en el punto anterior, la batería proporcionará potencia positiva al tratarse de un componente activo, pues está generando la potencia del circuito. Por otro lado, la bombilla proporcionará potencia negativa ya que es un componente pasivo y es quien está consumiendo la potencia.

Por tanto tenemos que:

\[P_{batería} = 6W\]\[P_{bombilla} = -3W\]

Si  sumamos todas las potencias, el resultado es claramente 0:

 \[\sum_{n=0 }^{\infty}P_n=P_{batería}+2\cdot P_{bombilla}=6W-2\cdot3W=6W-6W=0W\]

La potencia y la temperatura

Cabe destacar que la temperatura y la potencia están muy relacionadas.

  • Si un componente consume mucha potencia, alcanza una gran temperatura
  • Si un componente consume poca potencia, alcanza una menor temperatura.

Para saber qué temperatura exacta alcanza un componente según su potencia haría falta una serie de conocimientos previos que se salen de los objetivos de este curso.

Conclusión

La potencia eléctrica tiene un uso muy extendido pues nos permite saber cuanta energía por segundo está consumiendo o está generando un componente electrónico.

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