Ley de joule

Ley de joule

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  LEY DE JOULE Energíaeléctrica; Es la capacidad que poseen los cuerpos de producir trabajo. Potencia eléctrica; Es la cantidad de energía consumida por un aparato o elemento eléctrico en cada segundo. Calor ; Es la transformación de la energía ENUNCIADO La ley de Joule enuncia que : " El calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente " 1. La cantidad de calor originada por una corriente eléctrica es directamente proporcional a la resistencia ohmica. W=R I2 t R = Resistencia ohmica ( ) I = intensidad de corriente (A) t = Tiempo (seg) W = Trabajo (Joules) 2. La cantidad de calor es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente eléctrica Q=R I2 t Q = Joules 3.- La cantidad de calor es directamente proporcional al tiempo que dura el escurrimiento de los electrones Q = .24 R I 2 t Q = Calorías Energía eléctrica = trabajo = W W=R I2 t • - Esta ley o fórmula es a lo que se le conoce como ley de Joule teniendo en cuenta que 1J = 0.24 calorías, de aquí podemos desprender que el calor de un elemento es • Q = .24 R I2 t • De donde podemos concluir que la potencia medida quedaría representada de la siguiente manera • W V I t • P = ------ = -------------------------- = V I t t • P=V I • Pero recordando que la ley de Ohm y sustituyendo en la ecuación de la potencia esto nos quedaría de la siguiente manera • P = V I = ( R I ) I = R I2 = R ( V / R )2 = V2 / R • En donde la potencia se expresa en Watts. • KW = 1000 Watts
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  Ejemplo ¿Qué cantidad de calor desprenderá una bombilla de 60W y 220V encendida durante 3 minutos? Como el calor desprendido depende de la intensidad, la resistencia y el tiempo, calcularemos cada uno de los parámetros. De la potencia podemos despejar la intensidad: Con la ley de Ohm determinamos la resistencia de la bombilla: Expresamos el tiempo en segundos Y aplicando la ecuación de la ley de Joule obtenemos el calor desprendido: EJERCICIOS DE APLICACIÓN. EJERCICIO 1 Por una resistencia de 30 Ω de una plancha eléctrica circula una corriente de 4 A, al estar conectado a una diferencia de potencial de 120 V. ¿Qué cantidad de calor produce en 5 minutos? Q = 0.24 *I2* R *t Q = 0.24 * (4A)2 * 30 Ω * 300 s Q = 34560 cal 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL EJERCICIO 2: Por una resistencia eléctrica de hierro de 20 Ω circula una corriente de 5 A de intensidad. Hallar el calor, en J y en cal, desprendido durante 30 s. Potencia en J = R*I2* t = 20 Ω *(5A)2 * 30s Potencia en J = 15 * 103 J Potencia en cal = 0.24 (R*I2* t) Potencia en cal = (0.24 cal / J) * (15 * 103 J) Potencia en cal = 3.6 * 103 cal 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL Ejercicio 3: Una bobina se conecta a una fuente de tensión de 20 V, desprendiendo 800 cal/s. calcular su resistencia. Potencia en cal/s = 0.24 R*I2 = 0.24 V2/R 800 = 0.24 (20)2/R R = 0.12 Ω 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL LEY DE OHM La Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. La ecuación matemática que describe esta relación es: Donde: I= es la intensidad. V= es la tensión. R= es la resistencia. Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente. Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm. Ejemplo:
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  Cual es elvalor de la intensidad electrica si se tiene un voltaje de 12V y una resistencia de 22.00Ω Si nuestra formula general para sacar la Intensidad de corriente es I=V/R entonces tenemos que I=12/200.00 = 0.54 Ahora, si queremos saber el valor de la tensión (voltaje), la formula sería: V=R*I Ejemplo. Calcular la tension si se tiene una intensidad electrica de 0.005A y una resistencia de 1Ω entonces, V=1*0.005 = 0.005V Si queremos calcular la resistencia, entonces la fórmula sería: R= V/I Un ejemplo sería: Cual es la resistencia de una lámpara que al conectarla a 320V absorve una corriente de 16A? R= 320/16= 20 Ω 1.-Una resistencia de 25 se conecta a una tensión de 250 voltios. Cuál será la intensidad que circula por el circuito?. V 250 voltios I = ——— = —————— = 10 A R 25 2. Un radio transistor tiene una resistencia de 1000 para una intensidad de 0.005A ¿A que tensión está conectado?. V = I*R= 0.005A* 1000 = 5A* V/A Simplificando A queda 5 voltios 3. Se tiene un fogón eléctrico para 120 voltios con una intensidad de 10 amperios ¿Que resistencia tendrá? V 120 voltios R = ——— = —————= 12V/A = 12 I 10A 4. Se tiene una batería de 30 ohmios de resistencia para una intensidad de 0.5 amperios ¿Que tensión entrega la batería? V = I*R= 0.5A* 30 = 15 Voltios 5. Hallar las caídas de tensión VR1, VR2 y VR3 del siguiente circuito: R2 = 35 R1= 7 R3 = 18 Vtotal = ? I total = 2A V1= It* R1 V2= It* R2 V3 = It* R3 V1 = 2A* 7 = 14Voltios V2= 2A*35 = 70 Voltios V3= 2A* 18= 36Voltios 14V + 70V + 36V = 120Voltios La suma de las tres tensiones es equivalente a la tensión total RT = R1 + R2 + R3 = 7 +35 + 18 = 60 VT = It* RT = 2A* 60 = 120Voltios 6. Determinar la tensión aplicada a un circuito que tiene tres resistencias: 15, 45 y 70. Y una intensidad total de 5 amperios. Además hallar las caídas de tensión en cada resistencia. R2=45 Vtotal = ? R1=15 R3= 70 I total = 5A VR1=? VR2=? VR3=? a) RT = R1 + R2 + R3 = 15 +45 + 70= 130 It = 5A VT = It* RT = 5A* 130 = 650Voltios b) V1= It* R1 V2= It* R2 V3 = It* R3 V1 = 5A* 15 = 75Voltios V2= 5A*45 = 225 Voltios V3= 5A* 70= 350Voltios
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  V1+ V2+ V3= 75Voltios + 225 Voltios + 350Voltios = 650Voltios 7. Determinar la potencia total (Wtotal=?) del circuito... 3. Una resistencia de 25 se conecta a una tensión de 250 voltios. Cuál será la intensidad que circula por el circuito?. I=250V/25 10 A 4. Un radio transistor tiene una resistencia de 1000 para una intensidad de 0.005A ¿A que tensión está conectado?. V=1000*0.005A 5V 5. Se tiene un fogón eléctrico para 120 voltios con una intensidad de 10 amperios ¿Que resistencia tendrá? R=120V/10ª 12 6. Se tiene una batería de 30 ohmios de resistencia para una intensidad de 0.5 amperios ¿Que tensión entrega la batería? V=30*0.5ª 15V 7. Determinar la tensión aplicada a un circuito que tiene tres resistencias: 15, 45 y 70. Y una intensidad total de 5 amperios. Además hallar las caídas de tensión en cada resistencia. RT=15 + 45 + 70 V Total=5A * 130=650V RT= 130 R2=45 Vtotal = ? R1=15 R3= 70 I total =5A 2A VR1=? VR2=? VR3=? VR1=5A * 15=75V VR2=5A * 45=225V VR3=5A * 70=350V 8. V Determinar la potencia total (Wtotal=?) del circuito siguiente: R1=15 R2 =45 R3 =50 Vtotal = 110V I total = ? RT=15+50+45 W=0.84A*110V RT=130 W=92.4 I=110V/130 I=0.84A Recuerde que: W = I x V 9. Determinar la potencia en cada una de las resistencias del siguiente... calcular la energia electrica que consume un artefacto electrico?Primer paso: el consumo La cuenta que deberá hacer es la siguiente: para saber cuánto consume cada electrodoméstico o aparato en el hogar, multiplicará la potencia (expresada en watts) que consume por hora por la cantidad de horas diarias que está en uso. Luego, para sacar el consumo mensual, multiplicará por 30 y finalmente lo dividirá por 1000. Por ejemplo, un foquito de 60 watts que está prendido 4 horas al día consume, al mes, 7,2 Kwh (kilowatts hora). La fórmula es: Consumo= potencia x horas de uso diario x mes 1000 Para saber cuál es la potencia de cada artefacto (una plancha, un TV, una videocasetera, una microondas), se puede consultar una tabla estimativa otorgada por la Secretaría de Defensa del Consumidor o, directamente, en la chapa indicativa que trae cada electrodoméstico. ¿Cuánto cuesta cada electrodoméstico encendido? El cálculo que deberá hacer, luego de obtener el consumo por mes de cada objeto, es multiplicarlo por el valor de kilowatt hora que le cobra su distribuidora de energía. Para hacer la cuenta, habrá que observar en la factura en donde dice “Detalle de su consumo” y verificar, según la categoría de usuario (residencial, comercial, etcétera), cuánto es el cargo variable de energía. Tomando un caso real de una factura de Edenor, el valor de la energía es $0,0420 por KWh por bimestre, o $0,021 por mes.
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  Entonces, la cuentaserá: Costo= cargo por energía x consumo El foquito de 60W que tenemos prendido 4 horas por día, al mes nos cuesta $0,15 o $0,30, en factura bimestral. Según un estudio de la Secretaría, un TV color de 20 pulgadas que esté encendido tres horas por día consume alrededor de $ 0,135, pero ese valor variará de acuerdo al tipo de TV y al costo de kwh que le provea su empresa distruibuidora de energía. Un estudio de facturas de usuarios residenciales de Capital dio como resultado que el kwh vale $0,0420 en Belgrano, para un usuario residencial T1-R2, en una factura bimestral. Si usted consume, por ejemplo, 400 kilowatts, tiene un gasto de casi 17 pesos, que deberá sumar al cargo fijo que mensualmente le cobra la compañía. Consejos para ahorrar Para el uso del lavarropas: lave cuando llega a la capacidad máxima aconsejada por el fabricante o utilice el programa de media carga. En el caso de los aires acondicionados, limpie periódicamente los filtros: un filtro sucio aumenta casi en un 10 % el consumo de energía. También puede ahorrar en termotanques: evite la acumulación de sarro que también produce sobre consumo. En el caso de la calefacción, el tema es un poco más complejo. Las estufas eléctricas cuestan más barato que las de gas, aunque gastan bastante electricidad y el calor que ofrecen es localizado, por lo que desaparece más rápido. Son indicadas para ambientes pequeños, por lo que el consejo para ahorrar es tan obvio como el sentido común: cierre las puertas de los ambientes que no utiliza, para evitar la dispersión del calor. Si usa una estufa eléctrica tipo caloventor, gastará por mes alrededor de 36 pesos, sin contar impuestos ni cargo fijo. El cálculo está sacado a partir de un caloventor de 2000 watts. Con una estufa de cuarzo de 1200 watts, gastará unos centavos menos. Y todavía menos si usa gas. En el caso del gas, lavar los platos y dejar mucho tiempo el agua caliente corriendo sola, tener encendido el calefactor y una ventana abierta o rota por algún lado, son otros de los tantos gastos evitables. Por último, el mantenimiento de la red eléctrica también es un factor para evaluar el consumo y, con un poco de inversión, evitar un gasto extra. Las red de energía de un hogar puede aumentar si no se controla, sobre todo si es una red con cables viejos. Una falla en el sistema lo puede dejar pegado a un TV o, si tiene llave termo magnética, producir un corte de luz para evitar “la patada”. Estas fallas, sin embargo, pueden acarrear más gastos además de un problema de salud. La manera de controlar la red es llamar a un técnico electricista matriculado para que haga una revisión completa. Una vez hecho el chequeo, habrá que comprar un protector de tensión –que no es la térmica- para evitar las patadas y, también, el incremento de consumo energético. Fuente(s):