Page 558 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

27.5 Potencia eléctrica y pérdida de calor 539

Potencia eléctrica y pérdida de calor

Hemos visto que la carga eléctrica gana energía en una fuente generadora de fem y pierde ener­
gía cuando pasa a través de una resistencia externa. Dentro de la fuente de fem, el trabajo es
realizado por la fuente elevando la energía potencial de la carga. Cuando la carga pasa a través
del circuito externo, el trabajo es realizado por la carga sobre los componentes del circuito. En
Continuación
el caso de un resistor puro, la energía se disipa en forma de calor. Si se conecta un motor al cir­
ias tensiones en las
cuito, la pérdida de energía se divide entre el calor y el trabajo útil realizado. En cualquier caso,
superficies estructurales.
Por ejemplo, al vigilar la la energía ganada en la fuente de fem debe igualar la energía perdida en el circuito completo.
corriente a través de un Examinemos con más detalle el trabajo que se realiza dentro de la fuente de fem. Por
alambre de metal fino definición, se desarrolla un joule de trabajo por cada coulomb de carga que se mueve a través
montado a lo largo de
de una diferencia de potencial de un volt. Por tanto,
un puente, las máquinas
pueden indicar tensión Trabajo = Vq (27.3)
en el cable con base en
la variación de donde q es la cantidad de carga transferida durante un tiempo t. Pero q It, así que la ecua-
resistencia del alambre.
ción (27.3) se transforma en
Este dispositivo se
conoce como galga Trabajo = VIt (27.4)
extensiom étrica.
donde I es la corriente en coulombs por segundo. Este trabajo representa la energía ganada
Los investigadores
que buscan formas de debido a una carga que pasa a través de la fuente de fem durante el tiempo t. Una cantidad
imitar las complejas equivalente de energía se disipará en forma de calor a medida que la carga se mueve a través
capacidades de la
de una resistencia externa.
mano humana han
La rapidez con la cual se disipa el calor en un circuito eléctrico se conoce como poten­
usado una versión de
cia disipada. Cuando la carga fluye en forma continua a través de un circuito, esta potencia
un indicador de tensión
para dar a los robots disipada está dada por
un sentido del tacto.
trabajo _ VIt
Las manos robóticas, P = VI (27.5)
equipadas con una t
fuerza sobrehumana,
tienen la habilidad de Cuando V está expresada en volts e I se expresa en amperes, la potencia disipada se mide en
romper suavemente watts. Se demuestra que el producto del voltaje por la corriente da una unidad de potencia
un huevo en un tazón.
en la siguiente forma:
No obstante, un robot
todavía necesita algún J C J
(V)(A) — 7 = - = W
tipo de sensor del tacto
para poder "ver" con
sus manos.
La ecuación (27.5) se puede expresar en de otras maneras usando la ley de Ohm (V = IR).
Uno de los diseños
Al sustituir V se puede escribir
de sensores más
prometedores consiste
p = v i = r-R (27.6)
en un chip electrónico
impreso con una red
La sustitución de / en la ecuación (27.6) nos da otra expresión:
metálica fina y cubierto
por una hoja delgada
de goma conductora. Al
hacer presión en el hule VI = — (27.7)
R
cambia la resistencia del
chip y se transmite una
La relación expresada por la ecuación (27.6) se utiliza con tanta frecuencia en trabajos de
"imagen" de la tensión
a la piel robótica. electricidad, que la pérdida de calor en el alambrado eléctrico se conoce a menudo como una
pérdida “/-cuadrada-i?”.
Un ventilador de una oficina pequeña tiene una etiqueta en la base que indica 120 Y, 55 W.
¿Cuál es la corriente de operación de este ventilador y cuál es su resistencia eléctrica? Si el ven­
tilador se deja trabajando durante la noche 8 h, ¿cuánta energía se pierde? Suponga que las leyes
presentadas para la corriente directa en este capítulo también se aplican al circuito de la oficina.
Plan: Consideramos que la potencia disipada es igual al producto del voltaje y la corriente.
Por tanto, podemos resolver para el amperaje y sustituir los valores conocidos. La resistencia