Clase 9 Electricidad III potencia y energía eléctrica.ppt
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P P T C A N C B F S A 0 3 0 1 8 V 3
Clase
Electricidad III: potencia yenergía elctrica
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Resumen de la clase anterior
CIRCUITOSELÉCTRICOS
1 2 3
1 2 3
1 2 3
total
total
total
R R R R
i i i i
V V V V
= + +
= = =
= + +
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 1 1 1
total
total
total
R R R R
i i i i
V V V V
= + +
= + +
= = =
Pueden ser
ParaleloSerie Mixto
TransformanSe rigen
por laLey deOhm
V
R cte.i= =
Energa el!"tri"a
en
Otros tipos de energa
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Aprendizajes esperados
# Re"ono"er los diferentes tipos de genera"i$n de energa el!"tri"a%
# &pli"ar los "on"eptos de energa y poten"ia el!"tri"a en la solu"i$n depro'lemas%
# Comprender el efe"to (oule%
# Re"ono"er la Ley de (oule%
# Re"ono"er la rela"i$n )ue se presenta en algunos materiales entre
resisten"ia el!"tri"a y temperatura%
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Pregunta oficial PSU
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE , proceso de admisión
2008.
Es "orre"to afirmar )ue en una "entral hidroel!"tri"a los generadores
&* transfieren energa t!rmi"a desde el agua a los "a'les del tendido el!"tri"o%
+* "anali,an la energa )umi"a disponi'le en el agua por los "a'les del tendidoel!"tri"o%
C* "rean energa el!"tri"a mediante la frota"i$n )ue se produ"e "on el agua%
-* extraen la energa el!"tri"a del agua y la entregan al sistema de distri'u"i$n%E* transforman energa me".ni"a del agua en energa el!"tri"a%
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/% 0enera"i$n de energa el!"tri"a
1% Poten"ia y energa el!"tri"a
2% Ley de (oule
3% Resisten"ia el!"tri"a y
temperatura
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La generación de energía eléctrica "onsiste en transformar otros tipos de energía en energía eléctrica% Las "entrales de genera"i$n4 o "entrales el!"tri"as4 son instala"ionesespe"ialmente dise5adas para ese prop$sito4 y pueden ser de diferentes tipos6
1. Generación de energía eléctrica
1.1 Centrales eléctricas
Centrales hidroel!"tri"as &pro7e"han la energía del moimiento de una"orriente de agua 8natural o artifi"ial*4 paratransformarla en energa el!"tri"a%
La energía6 Podemos de"ir )ue es lo )ue nos permite reali,ar una a"ti7idad4 oe9e"utar un tra'a9o% Puede ser de distintos tipos "omo6 energa del mo7imiento4energa )umi"a4 energa "al$ri"a4 energa el!"tri"a4 et"%Por e9emplo4 la energa el!"tri"a permite )ue un motor pueda girar4 o )ue unal.mpara pueda iluminar un lugar%
0eneralmente se mide en la unidad :9oule; < :(;4 pertene"iente al S%I%
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1. Generación de energía eléctrica
1.1 Centrales eléctricas
Centrales foto7oltai"asUtili,an el efecto fotoeléctrico para produ"irenergía eléctrica4 es de"ir4 apro7e"hanla propiedad )ue tienen algunos materiales degenerar una "orriente el!"tri"a "uando in"ideso're ellos la lu, del sol%
Centrales termoel!"tri"asEn estas "entrales se )uema "om'usti'le f$sil8"ar'$n4 petr$leo o gas* para e7aporar agua% El 7apora alta presi$n es utili,ado para mo7er las aspas de ungenerador el!"tri"o 8tal "omo se mue7e un remolinode papel al ser soplado*4 el "ual produ"ir. ele"tri"idad%
Centrales e$li"asUtili,an la energía del moimiento del iento paramo7er las aspas de un aerogenerador4transform.ndola en energa el!"tri"a%
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1. Generación de energía eléctrica
1.1 Centrales eléctricas
Centrales mareomotri"esUtili,an la energa de las mareas para transformarla enele"tri"idad% Por e9emplo4 re"ogen el agua en undep$sito durante la marea alta y la li'eran en la marea'a9a4 a""ionando las aspas de un generador%
Se re"oge el agua en un "ontenedoren marea alta%
Se li'era el aguaal mar durante lamarea 'a9a%
El flu9o de agua
mue7e un generador%
Ele"tri"idad
Centrales termosolaresSon "entrales termoel!"tri"as )ue o'tienen el "alor 8para "alentar el agua y produ"ir
7apor* de la lu, del sol%
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1. Generación de energía eléctrica
1.1 Centrales eléctricas
Centrales geot!rmi"asUtili,an dep$sitos su'terr.neos naturalesde 7apor o agua "aliente a alta presi$n4)ue al salir a la superfi"ie ha"en rotar lasaspas de un generador%
Centrales termonu"learesEs otro tipo de central termoeléctrica4 donde el calor es o'tenido mediante la fisión
nuclear del uranio u otro "om'usti'le nu"lear%Produ"en residuos radia"ti7os altamente t$xi"os%
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Re"ordemos )ue en un circuito eléctrico los artefactos )ue se en"uentran"one"tados4 o "onsumos4 transforman la energía eléctrica en alg!n otrotipo de energía% Por e9emplo4 en un motor4 la energa el!"tri"a se transformaen energa me".ni"a= en una l.mpara4 la energa se transforma de el!"tri"a alumni"a%
". Potencia # energía eléctrica
".1 $ransformación de energía eléctrica
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Se define "omo la rapidez con la %ue un consumo transforma energíaeléctrica en alg>n otro tipo de energa= expresa la energía eléctricatransformada por unidad de tiempo.
"." Potencia eléctrica
22
V
P V i i R R
= × = = ×
Por Ley de Ohm:
". Potencia # energía eléctrica
P V i= ×
Se "al"ula "omo
[ ] joule
watt segundo
=
ergio
segundo
Sus unidades son
S%I%6
C%0%S%6
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2% Un fo"o in"andes"ente "om>n presenta las siguientes espe"ifi"a"iones622? :@;4 11? :A;% Si el fo"o est. "one"tado al 7olta9e "orre"to4 la "orriente )ue pasa
por su filamento es6
&* ?4B :&;+* /4? :&;C* /4B :&;-* 14? :&;E* 14B :&;
C &pli"a"i$nEjercicio 3 gua E!ectricidad """: potencia y energa e!#ctrica
&jercicios
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Energa el!"tri"a "onsumidaEs la "antidad de energía transformada o disipadaD por un artefa"toel!"tri"o4 en un determinado tiempo% Se puede "al"ular "omo
".' &nergía eléctrica
E P t = ×
". Potencia # energía eléctrica
Sus unidades son
S%I%6 :att F segundo;
Tam'i!n suele medirse en :Giloatt F hora;4aun)ue esta unidad no pertene"e al S%I% nial C%0%S%
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3% Respe"to a las espe"ifi"a"iones del fo"o in"andes"ente entregadas en lapregunta 24 H"u.l es la energa el!"tri"a "onsumida4 si el fo"o permane"i$
en"endido 2? minutos
&* ?4B :att F hora;+* //?4? :att F hora;C* /JB4? :att F hora;-* 22?4? :att F hora;E* /21?4? :att F hora;
C &pli"a"i$nEjercicio $ gua E!ectricidad """: potencia y energa e!#ctrica
&jercicios
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Cuando "ir"ula una corriente eléctrica a tra7!s de un material4 parte de laenerga )ue transportan las "argas se transforma( ine7ita'lemente4 en calor %Este fen$meno es llamado efecto )ouleD4 en honor a (ames Pres"ott (oule4el fsi"o ingl!s )ue lo des"u'ri$ en /K3?%
'. *e# de )oule
'.1 &l efecto )oule
)ames P. )oule
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Experimentalmente se "ompro'$ )ue la "antidad de energa el!"tri"a )ue setransforma en "alor por efecto )oule depende de la intensidad de lacorriente )ue "ir"ula y de la resistencia eléctrica del material%
La "antidad de energa por unidad de tiempo )ue se disipa "omo "alor puede"al"ularse mediante la *e# de )oule= esta expresa )ue6
Se mide en unidades de poten"ia4 es de"ir6
S%I%6
C%0%S%6
'. *e# de )oule
'." *e# de )oule
2 P i R= ×
[ ] joule
watt segundo
=
ergio
segundo
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El efecto )oule es apro7e"hado para lageneración de calor( "omo por e9emplo4 enuna plan"ha o en situa"iones en las "uales4 atra7!s de altas temperaturas4 se produ"en otrosefe"tos4 "omo la in"andes"en"ia= este es el"aso de la genera"i$n de lu, en una ampolletain"andes"ente%
'. *e# de )oule
'.' Aplicaciones
%esistencia
e!#ctrica
%esistencia
e!#ctrica
El fusi'leUna de las prin"ipales apli"a"iones del efe"to(oule tiene rela"i$n "on la prote""i$n de
"ir"uitos el!"tri"os% Esto se logra mediante undispositi7o llamado fusi+le%
El fusi'le interrumpeD la "orriente el!"tri"a enun "ir"uito "uando4 por alguna falla4 el 7alor desu intensidad traspasa "iertos lmites%
Protector termomagn#tico
&Fusi'!e actua!, uti!i(ado en
circuitos domici!iarios )
Fusi'!e )uemado
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%
En el "ir"uito de la figura el fusi'le de prote""i$n es de 2?:&;% Las "orrientes)ue pasan por los aparatos son
o"os6 1 :&; "ada uno% -u"ha6 1B :&; Refrigerador6 14B :&;
Es "orre"to afirmar )ue
I* a medida )ue aumenta el n>mero de aparatos "one"tados a
la instala"i$n la resisten"ia total del "ir"uito disminuye% II* el fusi'le se )uema si se "one"tan todos los aparatos
simult.neamente%III* el fusi'le no se )uema si se "one"ta la du"ha y uno de los fo"os%
&* Solo I+* Solo IIC* Solo III-* Solo I y IIE* I4 II y III &
&SEEjercicio * gua E!ectricidad """: potencia y energa e!#ctrica
&jercicios
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/2%
Un fo"o in"andes"ente est. "one"tado a una toma de "orriente% Su filamentoest. in"andes"ente y los "a'les de "onexi$n permane"en fros4 por)ue
&* los "a'les tienen mayor resisten"ia )ue el filamento%+* los "a'les tienen menor resisten"ia )ue el filamento%C* los "a'les est.n re"u'iertos por un aislante%-* el filamento est. enrollado%E* la "orriente en el filamento es mayor )ue en los "a'les%
,Comprensi$n
Ejercicio +3 gua E!ectricidad """: potencia y energa e!#ctrica
&jercicios
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La resisten"ia el!"tri"a de los materiales puede 7ariar "on la temperatura= pore9emplo4 en los metales4 la resisten"ia disminuye en la medida )ue disminuyesu temperatura%
-. Resistencia eléctrica # temperatura
-.1 ariación de la resistencia en los metales
Una apli"a"i$n de esto son los termoparesD o termo"uplasD4 )ue son lossensores de temperatura 8term$metros* m.s ampliamente utili,ados a ni7elindustrial= son "apa"es de medir amplios rangos de temperatura4 'as.ndoseen la 7aria"i$n de la resisten"ia el!"tri"a de los materiales "on los )ue est.nhe"hos4 a medida )ue su temperatura "am'ia%
- R i i lé i
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Si se enfra lo sufi"iente un metal disminuir. su resisten"ia4 in"luso hastallegar a ha"erse "ero4 a temperaturas muy 'a9as% En estas "ondi"iones4 elmaterial es llamado super"ondu"torD%
Un superconductor es un material )ue no presenta resisten"ia al flu9o de"argas el!"tri"as por !l4 es de"ir4 es un material "uya resistencia eléctrica es
nula %
La temperatura a la )ue un material se 7uel7e un superconductor sedenomina temperatura de transición4 y 7ara de un material a otro%
-. Resistencia eléctrica # temperatura
-." Superconductores
er"urio
3 :N; < 1J:Q C;lomo
:N; < 1JJ:Q C;
io'io
:N; < 1J3:Q C;
- R i t i lé t i t t
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El efe"to MeissnerO"hsenfeldEn /224 @alter Meissner y Ro'ert O"hsenfeld des"u'rieron )ue "uando unmaterial se transforma'a en un super"ondu"tor repela todo "ampo magn!ti"oexterno 8se transforma'a en un "uerpo diamagn!ti"o perfe"to*%
Esta "ara"tersti"a permite4 entre mu"has otras "osas4 la espe"ta"ular
leitación de imanes so+re superconductoresD%
-. Resistencia eléctrica # temperatura
-.' Un ejemplo/ &l efecto 0eissner
P t fi i l PSU
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Pregunta oficial PSU
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE , proceso de admisión
2008.
Es "orre"to afirmar )ue en una "entral hidroel!"tri"a los generadores
&* transfieren energa t!rmi"a desde el agua a los "a'les del tendido el!"tri"o%
+* "anali,an la energa )umi"a disponi'le en el agua por los "a'les del tendidoel!"tri"o%
C* "rean energa el!"tri"a mediante la frota"i$n )ue se produ"e "on el agua%
-* extraen la energa el!"tri"a del agua y la entregan al sistema de distri'u"i$n%
E* transforman energa me".ni"a del agua en energa el!"tri"a%
&Re"ono"imiento
$ +l d ió
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$a+la de corrección
tem Alternatia Unidad tem2tica 3a+ilidad
/ - La ele"tri"idad Re"ono"imiento
1 - La ele"tri"idad Re"ono"imiento
2 C La ele"tri"idad &pli"a"i$n
3 C La ele"tri"idad &pli"a"i$n
B - La ele"tri"idad &SE
J E La ele"tri"idad &SE
E La ele"tri"idad &SE
K C La ele"tri"idad &pli"a"i$n
- La ele"tri"idad &pli"a"i$n/? - La ele"tri"idad Comprensi$n
// - La ele"tri"idad &SE
/1 C La ele"tri"idad &SE
$ +l d ió
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$a+la de corrección
tem Alternatia Unidad tem2tica 3a+ilidad
/2 + La ele"tri"idad Comprensi$n
/3 + La ele"tri"idad &pli"a"i$n
/B & La ele"tri"idad &pli"a"i$n
/J - La ele"tri"idad &pli"a"i$n
/ & La ele"tri"idad &pli"a"i$n
/K & La ele"tri"idad &pli"a"i$n
/ C La ele"tri"idad &pli"a"i$n
1? - La ele"tri"idad &pli"a"i$n
1/ - La ele"tri"idad Comprensi$n11 + La ele"tri"idad &SE
12 + La ele"tri"idad Re"ono"imiento
13 E La ele"tri"idad &SE
1B E La ele"tri"idad Re"ono"imiento
Sí t i d l l
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Síntesis de la clase
EER0&
ELÉCTRIC&
La rapide, "on )ue
se transforma es la
Poten"iael!"tri"a
ue se expresa"omo
= × P V i
Se disipa "omo"alor de'ido al
Efe"to (oule
Se "al"ula"omo
2= × P i R
Se genera
en
Centrales
el!"tri"as
Por medio de una
Transforma"i$n
de energa ue dependede la
Resisten"iael!"tri"a
Si se ha"e nula elmaterial es un
Super"ondu"tor
ue puede7ariar "on la
Temperatura
Intensidadde "orriente
2V
P
R
=
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Para isualizar estePP$ de la clase 4 en la
intranet( utiliza lasiguiente claePP$CA5C,6SA7'718
P t ó i l
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Prepara tu pró9ima clase
En la pr$xima sesi$n estudiaremos
&lectricidad :/ el magnetismo
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Propiedad Intelect!al Cpec" #$A: 18%&1&
ESTE 'ATE#IA( SE ENC)ENT#A P#*TE+I$* P*# E( #E+IST#* $E
P#*PIE$A$ INTE(ECT)A(,
&%uipo &ditorial ;rea Ciencias/ 6ísica