Electric Power and Energy
Un banco 3D de electrodomésticos que se comportan de verdad: una lámpara cuyo filamento se pone incandescente, un calefactor cuyas resistencias enrojecen, un motor que gira. Lee la placa de características, calcula R = V²/P y observa cómo las tres fórmulas de potencia coinciden, hasta que seleccionas el motor, donde V no es IR y V²/R se desmorona.
Cómo usar esta simulación
- Elige la lámpara de 60 W, la de 150 W o el calefactor de 2000 W y lee la placa de características
- Arrastra el control de alimentación para hacer funcionar cada aparato por encima o por debajo de su tensión nominal
- Pulsa Start the clock para acumular energía y ver sumarse los julios
- Selecciona el motor de 40 W y compara entre sí las tres fórmulas de potencia
Qué observar
- Para la lámpara y el calefactor, P = VI, P = I²R y P = V²/R dan todas el mismo número
- Hacer funcionar un aparato por debajo de su tensión nominal reduce la potencia más deprisa que la tensión
- El calefactor de 2000 W consume mucha más corriente que cualquiera de las lámparas a igual tensión
- Para el motor solo sobrevive P = VI: las otras dos discrepan porque V ≠ IR
- La energía es potencia por tiempo, así que un aparato pequeño encendido mucho rato puede superar a uno grande encendido poco
La física detrás
La potencia eléctrica es P = VI en todos los casos, porque se deduce directamente de energía por unidad de carga multiplicada por carga por unidad de tiempo. Las variantes conocidas P = I²R y P = V²/R se obtienen sustituyendo la ley de Ohm, de modo que solo valen donde vale V = IR, es decir, para un dispositivo puramente resistivo como una lámpara o un calefactor. Un motor convierte casi toda su entrada en trabajo mecánico y genera una fuerza contraelectromotriz, así que su tensión en bornes no es IR y las formas sustituidas dan un resultado erróneo. La energía se obtiene como E = Pt.