Potencia eléctrica (Ley de Joule)
La ley de Joule muestra la relación que existe entre el calor generado por una corriente eléctrica que fluye a través de un conductor, la corriente misma, la resistencia del conductor y el tiempo que la corriente existe.
Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria.
De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado.
Al circular una corriente eléctrica a través de un conductor el movimiento de los electrones dentro del mismo produce choques con los átomos del conductor lo que hace que parte de la energía cinética de los electrones se convierta en calor, con un consiguiente aumento en la temperatura del conductor. A este fenómeno se le conoce como efecto joule.
El calor generado por este efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que “el calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente”.
Ecalor = V × I × t
Ecalor = I2 × R × t
Donde:
• Ecalor: Energía calórica (calorias)
• V: Voltaje (Volts)
• I: Corriente (Ampere)
• R: Resistencia (Ohm)
• t: Tiempo (seg)
Lo que equivale a la ecuación para la energía eléctrica, ya que la causa del efecto joule es precisamente una perdida de energía manifestada en forma de calor.
Normalmente cuando el trabajo eléctrico se manifiesta en forma de calor se suele usar la caloría como unidad. El número de calorías es fácil de calcular sabiendo que:
1 joule=0,24 calorías (equivalente calorífico del trabajo)
1 caloría=4,18 joules (equivalente mecánico del calor)
Por lo que la ley de joule quedaría expresada así:
C (calor) = 0,24 × I2 × R × t
La potencia (energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera) perdida por este efecto se mide en “joule” y se representa con la letra “J”.
Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.
Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.
La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”.
Hay tres formas de calcular la potencia:
• Cuando se conoce la resistencia y la corriente: P = I ² × R.
• Cuando se conoce, el voltaje y la resistencia: \mathbf{P=\frac{V^2}{R}}
• Cuando se conoce, El voltaje y la corriente: P = V × I.
Donde:
P = Potencia – Watts(W)
V = Voltaje – Voltios (V)
I = Corriente – Amperios (A)
