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SUBTEMA 4.1.1. DEFINICION
DE POTENCIA ELECTRICA.
• Siempre que una carga eléctrica se mueve en un
circuito a través de un conductor realiza un trabajo,
mismo que se consume generalmente en calentar
el circuito o hacer girar un motor.
Por definición : la potencia eléctrica es la
rapidez con que se realiza un trabajo; también
se interpreta como la energía que consume una
máquina o cualquier dispositivo eléctrico en un
segundo.
• Para deducir la expresión matemática de la
potencia eléctrica, partimos del concepto de
diferencia de potencial visto con anterioridad.
• Diferencia de potencial = trabajo
carga
• Es decir : V = T (1)
q
• Despejando el trabajo:
T = V q (2).
• Como potencia es la rapidez con la cual se
realiza un trabajo, tenemos que:
• Potencia = trabajo es decir:
tiempo
• P = T (3)
t
• Sustituyendo la ecuación 2 en la 3, tenemos:
• P = V q (4)
t
• Como la intensidad de la corriente eléctrica es
igual a la carga que pasa por un conductor en la
unidad de tiempo, tenemos que:
• I = q (5)
t
• Sustituyendo la ecuación 5 en la 4 obtenemos:
•
•
•
•
P = VI. (6)
Donde P = potencia eléctrica en watts (W).
V = diferencia de potencial en volts (V).
I = Intensidad de la corriente en Amperes (A).
• Es sencillo demostrar que un watt es igual a un
joule/seg, veamos:
• V=T
q
en joule
coulomb
• I= q
t
en coulomb
segundo
• VI = joule x coulomb
coulomb segundo
• VI =
Joule
= watt
segundo
• Al utilizar la Ley de Ohm podemos demostrar
que:
• P = I2R (7)
y
P = V2 (8)
R
• La ecuación 7 se obtiene considerando que: V
= IR, como
• P= V I, al sustituir V en la ecuación 6 tenemos:
P = IRI = I2R.
• Como I = V/R y P = VI, la ecuación 8 se
obtiene al sustituir I en la ecuación 6 de la
siguiente manera:
• P = V V = V2
R
R
Conceptos fundamentales de
resistencia, inductancia y capacitancia.
Resistencia
Es la oposición que presentan los diferentes elementos a la
circulación de la corriente eléctrica.
La ley que vincula a la resistencia eléctrica, la corriente y la
tensión es la ley de ohm la cuál establece la siguiente relación:
V = I·R
Prácticamente se puede decir que la resistencia es un elemento
que convierte energía eléctrica en energía calórica y la potencia,
energía por unidad de tiempo, que transforma en calor está
dada por la ley de Joule
P = I2·R
La unidad de medida de la resistencia es el ohm y la unidad de
medida de la potencia es el watt
Capacitor
Se denomina capacitor al dispositivo que es capaz de acumular cargas
eléctricas. Básicamente un capacitor está constituido por un conjunto
de láminas metálicas paralelas separadas por material aislante.
La acumulación de cargas eléctricas entre las láminas da lugar a una
diferencia de potencial o tensión sobre el capacitor y la relación entre
las cargas eléctricas acumuladas y la tensión sobre el capacitor es una
constante denominada capacidad
La unidad de medida de la capacidad es el faradio y como dicha unidad
es muy grande se utilizan submúltiplos de la misma.
Microfaradio 10-6
Nanofaradio 10-9
Picofaradio 10-12
El valor de la capacidad depende del tamaño y la forma del capacitor.
Inductancia
Debido a que el campo magnético alrededor de un conductor es muy
débil, para aprovechar la energía de dicho campo magnético se
arrolla al alambre conductor y de esta forma se obtiene lo que se
conoce como inductancia o bobina.
Al tener el alambre arrollado, se denomina excitación magnética a la causa que
origina el campo magnético y el valor de la excitación magnética está dada por
donde:
N: es la cantidad de espiras
l: longitud de la bobina
Fuentes independientes y dependientes.
Fuentes independientes
Son aquellas cuyas características no dependen de ninguna otra
variable de red, aunque pueden variar con el tiempo.
• Fuentes de Voltaje
– Independientes
– Controladas o Dependientes
• Fuentes de Corriente
– Independientes
– Controladas o Dependientes
• Fuentes Independientes
– Una fuente es un elemento activo que suministra
energía, por lo tanto una fuente ideal es aquella
que es independiente de cualquier otra variable
+
Vf
If
-
+
-
• Fuentes Dependientes
+
-
V = g Vo
•Voltaje x Voltaje
–Fuente de Voltaje controlada
por voltaje.
Figura 15
•Voltaje x Corriente
+
-
V=gI
Figura 16
–Fuente de Voltaje controlada
por corriente.
• Fuentes Dependientes
•Corriente x Corriente
I =  Io
–Fuente de Corriente
Controlada por Corriente.
Figura 17
•Corriente x voltaje
I = g Vo
Figura 18
–Fuente de Corriente,
controlada por voltaje.
Transformación de fuentes.
Durante la conversión, el valor de la resistencia que se
encuentre en paralelo con la fuente de tensión tendrá el
mismo valor que la resistencia ubicada en paralelo con la
fuente de corriente, no obstante, la corriente proporcionada
por la fuente de corriente se relaciona con la fuente tensión a
través de:
Por último, la dirección de la corriente quedará
establecida en función de la polaridad de la fuente de
tensión, pues siempre saldrá de la terminal positiva