Potencia eléctrica – Concepto y aplicaciones

Resumen general

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 física Unidades (S.I.)
Potencia P Watios W
Voltaje V Voltios V
Intensidad I Amperios A
Resistencia R Ohmios Ω

 

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, ya sea en el instituto o cuando se habla de la factura de la luz. Pero, ¿realmente sabes que significa? ¿O sólo te sabes la fórmula pero no sabes que usos tiene ni para qué sirve?

En pocas palabras, en esta entrada entenderás 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 indica la cantidad de energía que un dispositivo es capaz de generar o consumir por segundo.

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

Magnitud física Unidades (S.I.)
Potencia P Watios W
Energía E Julios J
Tiempo t Segundos s

En magnitudes eléctricas, la potencia de un componente es igual al voltaje que hay entre sus extremos multiplicado por la intensidad que circula por él:

\[ P = V\cdot I \]

Además, gracias a la Ley de Ohm, puede se 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 o la consumen.

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 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?

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:

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

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.

En el proyecto de esta Lección, podrás aplicar este concepto y calcular la resistencia que necesita un circuito eléctrico para que no se queme una bombilla.

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