Energía eléctrica – Electromagnetismo – Física

Antes de iniciar el tema sobre energia electrica, necesitamos aclarar los conceptos de voltaje y corriente eléctrica.

Un campo eléctrico generado por una carga positiva forma líneas de campo alejadas de la carga, mientras que el campo generado por una carga negativa forma líneas de campo para aproximarse a esta carga. Supongamos un carga positiva Q, con sus líneas de separación, como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Campo eléctrico de una carga positiva Q, con una carga de prueba qué para medir el ddp de A a B.

Si ponemos un carga de prueba q, por la repulsión de cargas con signos iguales, la carga de prueba q tiende a ir de la posición A a B en la figura 1. La energía de repulsión en A es mayor que la energía de repulsión en B, porque cuanto más cerca de Cfuente arga Q, mayor es el potencial. Esta diferencia de energía entre A y B la llamamos diferencia de potencial (ddp), o Voltaje U.

Cada vez que movemos una carga de prueba en este campo, hay un Trabaja (τ) haciéndolo, ya sea por el propio campo, si es a favor de las líneas, o por una fuerza externa, si es contraria a las líneas. De esta manera, el Tensión eléctrica U Se define como:

donde el trabajo τ se da en julios (J), la carga fuente Q se da en culombio (C) y la tensión U se da en voltios (V), si consideramos las medidas en SI

la corriente eléctrico, sabemos que es el flujo ordenado de electrones, desde el polo negativo del generador al positivo (sentido real). Sin embargo, la comunidad científica adopta el sentido del polo positivo del generador al negativo (sentido convencional). Vea el flujo de electrones en la ampliación de una sección del cable conductor en la Figura 2.

Figura 2. Ampliación de un cable conductor en un circuito para ver el flujo de electrones (dirección real de la corriente), mientras que la corriente i está en la dirección convencional.

LOS corriente eléctrica (i) se mide por la cantidad de carga (Q), número de electrones, que pasan a través de una sección de alambre durante un instante de tiempo (Δt)

donde i se expresa en amperios (A), Q en culombios (C) y el tiempo en segundos.

Hasta ahora hemos visto las definiciones de voltaje eléctrico y corriente eléctrica. El objetivo es definir la energía eléctrica. En mecánica, el Potencia POR es qué tan rápido podemos hacer un trabajo, por lo que está dado por la tasa de trabajo a lo largo del tiempo:

La energía eléctrica tiene la misma característica, diferenciándose solo en la forma de trabajo, que se debe a su naturaleza eléctrica. Así, si aislamos el trabajo en la ecuación (1)

y la variación temporal en la ecuación (2)

sustituyendo ambos en la ecuación (3), obtenemos la ecuación de potencia eléctrica:

LOS energia electrica (POR) es la velocidad a la que la energía eléctrica se transforma en otra forma de energía, ya sea térmica, mecánica, lumínica, entre otras. Está dada por la corriente eléctrica (i) multiplicada por la tensión eléctrica (U), como se muestra arriba:

En SI se da en Watt, que es el producto de amperios (corriente) por voltios (voltaje).

La energía eléctrica es una materia muy cargada en los principales exámenes de acceso y exámenes nacionales, como el ENEM, por ejemplo. Esto se debe a su presencia e importancia en la vida cotidiana, ya que el término está presente en el análisis del consumo energético diario, ya sea residencial o comercial. Su comprensión también es necesaria para comprender las formas de transformar la energía, así como el funcionamiento de su fuente generadora, en el caso de Brasil, centrales hidroeléctricas en su mayor parte.

En el momento en que enfrentamos la factura energética, notamos la presencia de los términos potencia y energía eléctrica y necesitamos no solo interpretar e identificar valores, sino también comprender los cálculos que se hicieron. Ver un ejemplo a seguir:

En una ciudad, el kWh cuesta R $ 0,30. El tiempo promedio del baño de Pedro es de 10 minutos. Si el ducha está sometido a un voltaje de 220 V y la corriente eléctrica es de 30 A, por lo que

Los) cual seria el poder de la ducha?

P = U. i = 220. 30 = 6600 W = 6,6 kW.

B) y la cantidad gastada en reales por Pedro, en un mes, asumiendo un baño al día?

Supongamos que un mes tiene 30 días, Pedro estará en el baño durante este período:

30. 10 minutos. = 300 min. = (300/60) h ​​= 5 horas.

Pronto,

Como 1 kWh es R $ 0,30, gasta en un mes con los baños:

Gasto = 33. 0,30 = R $ 9,90.

La ducha es el aparato eléctrico que tiene uno de los mayores consumos de electricidad en un hogar, por lo que es necesario concienciar sobre su uso, debido a la escasez de recursos energéticos y hídricos del planeta.