Potencia eléctrica
P = U · I
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Potencia | P | W |
| Tensión | U | V |
| Intensidad | I | A |
Elec Class
aprender electricidad manipulando
Ficha del curso · capítulo 5 de 15
La potencia eléctrica es el producto de la tensión por la corriente: P = U × I, en vatios. Multiplicada por el tiempo de funcionamiento, da la energía consumida, W = P × t, que la compañía eléctrica factura en kilovatios hora.
El resultado se calcula ante tus ojos, línea por línea, como en la pizarra.
1Busco
2Doy los valores conocidos
Fórmula utilizada P = U · I
3El resultado
Potencia P2,3 kW
Con 230 V, un aparato recorrido por 10 A absorbe una potencia de 2,3 kW.
La definición, lo esencial que hay que recordar y ejemplos de todos los días.
La potencia P = U·I es la energía intercambiada por segundo, en vatios. En una resistencia se transforma íntegramente en calor (efecto Joule): P = R·I² = U²/R.
La energía W = P·t se mide en julios; la compañía factura en kilovatios-hora (1 kWh = 3,6 × 10⁶ J). Una máquina recibe una potencia absorbida Pa y devuelve una parte útil Pu: su rendimiento es η = Pu / Pa, siempre menor que 1.
La potencia es el esfuerzo que haces en cada pedalada; la energía, el cansancio acumulado al final del trayecto. Un ciclista aficionado mantiene unos 150 W: en una hora entrega 0,15 kWh, apenas 5 céntimos de electricidad a 0,30 €/kWh. Límite: tu cuerpo tiene un rendimiento de alrededor del 25 %, así que gasta mucha más energía de la que da a los pedales.
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Potencia | P | W |
| Tensión | U | V |
| Intensidad | I | A |
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Potencia | P | W |
| Resistencia | R | Ω |
| Intensidad | I | A |
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Energía | W | J |
| Potencia | P | W |
| Tiempo | t | s |
En kWh: potencia en kW × tiempo en horas.
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Rendimiento | η | - |
| Potencia útil | Pu | W |
| Potencia absorbida | Pa | W |
Cuatro pasos para resolver bien un ejercicio y, después, un ejemplo corregido línea por línea.
¿Potencia (W), energía (J o kWh) o rendimiento (sin unidad)? «Durante 3 horas» indica casi siempre una energía.
P = U × I si tienes U e I; P = R × I² o U² / R si tienes la resistencia; W = P × t para la energía.
kW y horas dan kWh; W y segundos dan julios. No mezcles nunca las dos cosas.
Un rendimiento está entre 0 y 1; un enchufe de 16 A con 230 V no da más de 3 680 W.
Un radiador de 2 000 W funciona a 230 V. ¿Qué corriente absorbe, cuál es su resistencia? Calienta 3 h al día durante 30 días: ¿qué energía y qué coste a 0,30 €/kWh? Un motor absorbe 1 500 W y suministra 1 200 W: ¿qué rendimiento?
I = P / U = 2 000 / 230 = 8,7 A. R = U² / P = 230² / 2 000 = 26,5 Ω.
W = P · t = 2 kW × 90 h = 180 kWh, es decir 180 × 0,30 = 54 € (en julios: 180 × 3,6 × 10⁶ = 6,48 × 10⁸ J).
η = Pu / Pa = 1 200 / 1 500 = 0,8, o sea 80 %; los 300 W restantes se van en calor.
Se multiplica su potencia en kW por su tiempo de uso en horas. Un secador de pelo de 1 800 W usado 10 minutos al día: 1,8 × 10 / 60 = 0,3 kWh al día, es decir, 9 kWh en 30 días.
Energía anual en kWh × precio del kWh. Un televisor de 100 W encendido 4 h al día: 0,1 × 4 × 365 = 146 kWh, unos 44 € a 0,30 €/kWh.
I = P / U. Un horno de 3 000 W con 230 V absorbe 3 000 / 230 ≈ 13 A: necesita un enchufe en un circuito protegido al menos a 16 A.
Por el efecto Joule: su resistencia transforma en calor una potencia P = R × I². Como la corriente está al cuadrado, duplicar la corriente multiplica el calentamiento por 4; un alargador enrollado, que evacua mal ese calor, puede llegar a fundirse.
Es su potencia nominal, la que absorbe con su tensión nominal (230 V para un aparato doméstico europeo). Una lámpara de «6 V, 3 W» conectada a 6 V absorbe 3 W; con una tensión más baja, absorbe menos.
Siempre se pierde una parte de la energía: efecto Joule en los bobinados, rozamientos, pérdidas magnéticas en el hierro. Un motor pequeño rinde a menudo entre el 50 y el 80 %, un gran motor industrial más del 95 %.
El kilovatio es una potencia (lo que el aparato consume en cada instante), el kilovatio-hora una energía (lo que ha consumido al cabo de cierto tiempo). Un aparato de 1 kW encendido 1 h consume 1 kWh.
Son dos escrituras de P = U·I en las que se sustituye U por R·I o I por U/R (ley de Ohm). Se elige la que tiene los datos conocidos.
Del más sencillo al más completo, cada ejercicio tiene su solución paso a paso.
Pedir que anoten en casa la potencia de cinco aparatos (etiqueta o manual) y su tiempo de uso diario, y calcular en clase su consumo anual y su coste; en el laboratorio, comprobar P = U × I con una lámpara de 6 V, 3 W.
Usar Elec Class en clase