Читать книгу Análisis y simulación de circuitos eléctricos en corriente continua - Miguel Alfonso Altuve Paredes - Страница 13

La energía es la capacidad para realizar un trabajo. La unidad del SI de la energía es el julio y se usa símbolo J para la unidad. La velocidad a la que un elemento eléctrico absorbe o produce energía es la potencia absorbida o producida y está representada por la siguiente ecuación:

Figura 1.2: Voltaje Vab en las terminales de un elemento de circuito.

donde w simboliza el trabajo.

La unidad del SI de la potencia es el vatio y se usa el símbolo W para la unidad. El símbolo de la cantidad es P para una potencia constante y p para una potencia variable en el tiempo.

Según la convención pasiva de signos, si la flecha de la corriente de referencia entra por la terminal positiva del elemento de circuito, como se observa en la figura 1.3, la potencia absorbida por el elemento, tanto para cc como para ca, es el producto de voltaje y corriente:

en caso contrario, la potencia absorbida por el elemento, tanto para cc como para ca, sería P = −V × I.

Figura 1.3: Polaridad utilizada para el cálculo de la potencia de un elemento usando la convención pasiva de signos.

Se dice que el elemento absorbe potencia si el valor de P o p es positivo, con cualquiera de las dos fórmulas, mientras que el elemento suministra potencia si P o p es negativo.

La energía eléctrica absorbida (o suministrada) por un elemento durante el tiempo en el cual se produce esta entrada (o salida) es:

Las empresas de servicios eléctricos venden energía eléctrica a los clientes. Estas empresas no utilizan el julio como una unidad de energía sino el kilovatio-hora (kWh). El número de horas de kilovatios consumidos es igual al producto de la potencia absorbida, en kilovatios, y el tiempo, en horas, durante el cual se absorbe: W (kilovatio − hora) = P (kilovatio) × t(hora).

Ejemplo 1.6.1. Determine la potencia absorbida por el elemento de la figura 1.3 y la energía absorbida durante los primeros 300 ms, si el voltaje entre sus terminales es V = 9 V y la corriente que circula por este es I = 5 mA.

Solución: Dado que la corriente y el voltaje en el elemento se apegan a la convención pasiva de signos, la potencia absorbida por el elemento es:

P = V × I = 9 × 5 × 10⁻³ = 0,0450 = 45 mW

La energía absorbida por el elemento entre los instantes indicados es:

Ejemplo 1.6.2. Un dispositivo electrónico se carga con una corriente constante de 700 mA durante 9 horas. El voltaje en las terminales del dispositivo viene dado por v(t) = 5+0,2t V para t > 0, donde t se expresa en horas. Si la energía eléctrica tiene un costo de 18 centavos/kWh, determine el costo de cargar completamente el dispositivo.

Solución:

El costo será entonces 0,03717 kWh × 18 centavos/kWh = 0,6691 centavos.