Cualquiera que haya encendido las noticias está familiarizado con historias sobre estaciones de energía eléctrica que comparan su costo y eficiencia con cuánto dependen de las fuentes de energía renovables frente a las no renovables. Pero, ¿qué significan realmente esos términos? ¿De qué habla la gente cuando habla de energía eléctrica?
Definición de energía eléctrica
En física,energíase define como el trabajo realizado por unidad de tiempo, o P = W / t, dondePAGes la potencia en vatios (W) o julios por segundo (J / s), trabajoWestá en newton-metros (Nm) o julios (J), y el tiempotestá en segundos (s). En el sector de la energía, la energía a menudo se mide en kilovatios o incluso en megavatios.
Abundan las fuentes de poder en el mundo real. Los músculos hacen que un cuerpo levante pesos, los motores de combustión impulsan un automóvil y las turbinas eólicas hacen girar los generadores. La fraseenergia electricase refiere específicamente a la energía generada por la electricidad o el flujo de electrones.
Una central eléctrica, entonces, es un lugar donde la energía de alguna fuente - quemar carbón, energía solar u otra cosa, se está convirtiendo en electricidad que se puede entregar a los consumidores a través de la energía líneas. Cuanto más eficiente sea este proceso, más energía obtendrán los consumidores de la misma cantidad de energía y, a menudo, al menor costo.
Fuentes de energía eléctrica
Casi cualquier fuente de energía se puede utilizar en centrales eléctricas para generar energía eléctrica. Las formas de energía se pueden cambiar de su estado original a energía potencial eléctrica. En esta era de conciencia sobre el cambio climático, la distinción más destacada entre tipos es si la fuente esrenovable(auto-reposición) ono renovable(una fuente finita que eventualmente se agotará).
Ejemplos de fuentes de energía renovable incluyen:
- Solar
- Hidroeléctrico
- Geotermia
- Viento
Ejemplos de fuentes de energía no renovables (combustibles fósiles) incluyen:
- Carbón
- Petróleo
- Gas natural
Además de ser más duradera, la generación de energía a través de fuentes de energía renovables también suele tener una gran menor impacto ambiental negativo que la perforación o la minería de combustibles fósiles no renovables y luego la quema ellos.
Fórmula para energía eléctrica
El trabajo realizado para mover una carga eléctrica.q, medido en culombios (C), a través de una brecha potencialV, medido en voltios (v) es igual a la energía eléctricaqVen Julios (J).
Esto significa que la definición de potencia se puede reescribir para energía eléctrica específicamente como:
P = \ frac {qV} {t}
Luego, basándose en la definición de una corriente eléctrica como el flujo de electrones (cargas) a lo largo del tiempo, la parte "q / t" de esa ecuación se puede reescribir usando la variable de corriente.I, medido en amperios (A). Entonces:
P = IV
En inglés, esto demuestra que la energía eléctrica también se puede definir como la corriente de algo multiplicada por su voltaje.
Otras fórmulas para energía eléctrica
Los estudiantes familiarizados con los circuitos en física también notarán que al aplicar la Ley de Ohm,V = IR, a la ecuación de potencia da como resultado dos formas más de calcular la potencia eléctrica de un objeto en función de las propiedades del circuito en el que opera:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
ResistenciaRse mide en ohmios (Ω).
Ejemplos de
¿Cuánta energía eléctrica deja encendida una bombilla de 60 vatios durante 30 minutos?
La información proporcionada aquí son los valores de potenciaPAGy tiempot. Sin embargo, el tiempo no está en la unidad SI correcta de segundos. Con 60 segundos por minuto durante 30 minutos, la bombilla estuvo encendida durante1.800 segundos.
El siguiente paso es darse cuenta de que el trabajoWse puede medir en newton-metroso Julios, una unidad de energía. Entonces, la definición general de poder como trabajo a lo largo del tiempo, oP = W / tpara resolverW, dará la solución deseada.
W = Pt = 60 \ times 1800 = 108,000 \ text {J}
¿Cuál es la potencia de salida de una aspiradora que consume 12 amperios de corriente de un tomacorriente de 120 voltios?
Desde actualIy voltajeVse dan, mientras que el poderPAGes desconocida, la ecuación que relacionará todas las variables esP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1,440 \ text {W}