f_t_septima_edicion

27.5 Potencia eléctrica y pérdida de calor 539
Continuación
ias tensiones en las
superficies estructurales.
Por ejem plo, al vigilar la
corriente a través de un
alambre de metal fino
montado a lo largo de
un puente, las máquinas
pueden indicar tensión
en el cable con base en
la variación de
resistencia del alambre.
Este dispositivo se
conoce como galga
extensiom étrica.
Los investigadores
que buscan formas de
imitar las complejas
capacidades de la
mano humana han
usado una versión de
un indicador de tensión
para dar a los robots
un sentido del tacto.
Las manos robóticas,
equipadas con una
fuerza sobrehumana,
tienen la habilidad de
romper suavemente
un huevo en un tazón.
No obstante, un robot
todavía necesita algún
tipo de sensor del tacto
para poder "ver" con
sus manos.
Uno de los diseños
de sensores más
prometedores consiste
en un chip electrónico
impreso con una red
metálica fina y cubierto
por una hoja delgada
de goma conductora. Al
hacer presión en el hule
cambia la resistencia del
chip y se transmite una
"im agen" de la tensión
a la piel robótica.
Potencia eléctrica y pérdida de calor
Hemos visto que la carga eléctrica gana energía en una fuente generadora de fem y pierde energía
cuando pasa a través de una resistencia externa. Dentro de la fuente de fem, el trabajo es
realizado por la fuente elevando la energía potencial de la carga. Cuando la carga pasa a través
del circuito externo, el trabajo es realizado por la carga sobre los componentes del circuito. En
el caso de un resistor puro, la energía se disipa en forma de calor. Si se conecta un motor al circuito,
la pérdida de energía se divide entre el calor y el trabajo útil realizado. En cualquier caso,
la energía ganada en la fuente de fem debe igualar la energía perdida en el circuito completo.
Examinemos con más detalle el trabajo que se realiza dentro de la fuente de fem. Por
definición, se desarrolla un joule de trabajo por cada coulomb de carga que se mueve a través
de una diferencia de potencial de un volt. Por tanto,
Trabajo = Vq
donde q es la cantidad de carga transferida durante un tiempo t. Pero q
ción (27.3) se transforma en
Trabajo = VIt
(27.3)
It, así que la ecua-
(27.4)
donde I es la corriente en coulombs por segundo. Este trabajo representa la energía ganada
debido a una carga que pasa a través de la fuente de fem durante el tiempo t. Una cantidad
equivalente de energía se disipará en forma de calor a medida que la carga se mueve a través
de una resistencia externa.
La rapidez con la cual se disipa el calor en un circuito eléctrico se conoce como potencia
disipada. Cuando la carga fluye en forma continua a través de un circuito, esta potencia
disipada está dada por
trabajo _ VIt
P = VI (27.5)
t
Cuando V está expresada en volts e I se expresa en amperes, la potencia disipada se mide en
watts. Se demuestra que el producto del voltaje por la corriente da una unidad de potencia
en la siguiente forma:
J C J
(V)(A) — 7 = - = W
La ecuación (27.5) se puede expresar en de otras maneras usando la ley de Ohm (V = IR).
Al sustituir V se puede escribir
p = v i = r-R
La sustitución de / en la ecuación (27.6) nos da otra expresión:
VI = —
R
(27.6)
(27.7)
La relación expresada por la ecuación (27.6) se utiliza con tanta frecuencia en trabajos de
electricidad, que la pérdida de calor en el alambrado eléctrico se conoce a menudo como una
pérdida “/-cuadrada-i?”.
Un ventilador de una oficina pequeña tiene una etiqueta en la base que indica 120 Y, 55 W.
¿Cuál es la corriente de operación de este ventilador y cuál es su resistencia eléctrica? Si el ventilador
se deja trabajando durante la noche 8 h, ¿cuánta energía se pierde? Suponga que las leyes
presentadas para la corriente directa en este capítulo también se aplican al circuito de la oficina.
Plan: Consideramos que la potencia disipada es igual al producto del voltaje y la corriente.
Por tanto, podemos resolver para el amperaje y sustituir los valores conocidos. La resistencia