Roxana
Martínez Mirafuentes
Módulo
12
Generación
6
Actividad
2
Aplicación
de leyes eléctricas
1. Lee el siguiente problema.
En promedio, una persona utiliza 90 litros de agua si se da una ducha
de 5 minutos.
Supongamos que tienes en tu casa, un calentador eléctrico que funciona
con una corriente de 10 A para 120 V y tiene una capacidad de 90 litros. El
calentador puede calentar el agua desde 15°C a 50°C en 30 minutos. Supongamos
que tu familia está compuesta por 4 personas y usan aproximadamente 360 litros
para bañarse diariamente, con un costo de $ 2.35 pesos por kilowatt-hora.
A partir de esta información realiza lo que se te solicita:
2.1 Primero, calcula la potencia eléctrica del calentador; para esto
deberás usar la ley de watt, cuya fórmula es:
P=V∙I
Potencia
= (voltaje) por (intensidad de corriente)
2.2 Sustituye los valores, realiza la operación y anota el resultado en
Watts y kWatts.
P=V∙I
Potencia
= (voltaje) por (intensidad de corriente)
En watts
P = (120
V) (10 A)
Potencia=
1,200 W
En kWatts
1 kw =
1,000 w
X kW= 1,200 w 
X= 
= 1.2 kw
Resultado
Potencia
= 1,200 w
Potencia
= 1.2 kW
3. Calcula la energía que gasta tu calentador en media hora (escribe el
resultado en kW∙h), es decir:
E= P ∙ t
E=
energía eléctrica
P =
potencia (en kW)
t= tiempo
(en horas)
Considera que la potencia es la energía utilizada por unidad de tiempo,
es decir P=E/t; donde si la potencia se mide en kW y el tiempo en horas,
entonces la energía se medirá en kW∙H.
3.1 Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota
el resultado en kw-h
E= P ∙ t
E = ?
P= 1.2 kW
t= 30
minutos
1h= 60
minutos
Xh= 30
minutos
X= 
= 
= 0.5 h
E= (1.2 kW) (0.5
h) = 0.6 kW
h
h
Resultado
Energía = 0.6
kW
h
h
4. Con el resultado anterior, calcula el costo que paga tu familia
diariamente por bañarse, considerando que gastan 360 litros de agua.
4.1 Primero calcula el costo de usar la cantidad de agua que se
calienta en media hora (la capacidad máxima del calentador). Anota el
resultado.
El
calentador gasta 0.6 kW 
h durante media hora.
h durante media hora.
Costo = (energía)
(precio)
Costo = (0.6
kW h) ($2.35)
h) ($2.35)
Costo = $
1.41
Resultado
El costo por media hora = $ 1.41
4.2 Después, con el resultado anterior, calcula cuánto pagan por 360
litros de agua caliente.
90 litros
= $1.41
360
litros = x
X = 
= 
= $5.64
Resultado
Entonces por
calentar 360 litros de agua, se pagan $ 5.64
5. Tu calentador de agua se averió ya que su resistencia se rompió. ¿De
qué valor debe comprarse la nueva resistencia para que funcione con la
capacidad que tiene?
5.1 La resistencia la podemos calcular usando la Ley de Ohm, con la
ecuación R=V/I
R =
resistencia
V=
voltaje
I =
intensidad
5.2 Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota
el resultado.
R =
resistencia
V=
voltaje
I =
intensidad
R= 
= 12Ω
= 12Ω
Resultado
Resistencia
= 12Ω
6. Por último responde ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento del
calentador y por qué? Explica brevemente tu respuesta.
Aplica la ley de joule ya que
esta dice: “Cuando la corriente eléctrica atraviesa un conductor, este se
calienta emitiendo energía, de tal forma que el calor desprendido es
directamente proporcional a la resistencia de conductor, al tiempo durante el
que está circulando la corriente y al cuadrado de la corriente que la
atraviesa.”
J = I2*R*t
J = Es la medida del calor
producido, que se mide en Joules. Un joule equivale a 0.24 calorías.
I = Es la Corriente. Se mide en
amperes.
R = Resistencia del conductor o
de la carga, medida en Ohms (W)
t = Es el tiempo que circula la
corriente por el conductor, o también el tiempo que permanece conectado el
circuito. Se mide en segundos.
A partir de esta fórmula, podemos
calcular cualquiera de las otras magnitudes:
I = (J)/(R*t)
R = (J)/ (I2*t)
t = (J)/ (I2*R)
El efecto Joule se puede ver
reflejado en el funcionamiento del calentador de agua ya que se puede ver la
transformación de la energía eléctrica a energía térmica.
La corriente eléctrica que
circula por un conductor, en este caso la resistencia del calentador, genera
choques entre los electrones y los átomos de nuestra resistencia y al adquirir
velocidad, una velocidad constante, la energía cinética generada por esta
corriente constante se transforma en calor; calor que es dispersado a través de
nuestro conductor o resistencia, haciendo así que sea posible que nuestro
calentador funcione.
Referencias
Prepa en línea sep. (2017)
“contenido extenso módulo 12.
Recuperado el 09 de febrero de
2017
Ejemplo
Ejemplo de ley de joule
Recuperado 09 de febrero de 2017
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