Aplicacion de las leyes electricas como realizarlo
¿Qué hacer?
1. Lee el siguiente problema.
Supongamos que tienes un calentador eléctrico en tu casa con capacidad de 45 litros de agua, que funciona con una corriente de 10 A para 120 V. 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 135 litros de agua caliente para bañarse diariamente, con un costo de $10 por kilowatt-hora.
A partir de esta información realiza lo que se solicita:
2.1 Primero, calcula la potencia eléctrica del calentador; para esto deberás usar la ley de watt, cuya fórmula es:
P=V∙I
2.2 Sustituye los valores, realiza la operación y anota el resultado en Watts y kWatts.
3. Calcula la energía que gasta tu calentador en media hora (escribe el resultado en kW∙h), es decir: E= P ∙ t
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
4. Con el resultado anterior, calcula el costo que paga tu familia diariamente por bañarse, considerando que gastan 135 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.
4.2 Después, con el resultado anterior, calcula cuánto pagan por 135 litros de agua caliente.
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
5.2 Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado.
6. Por último responde ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento del calentador y por qué? Explica brevemente tu respuesta.
Simplemente debes calcular la secuencia que te están diciendo:
2.1) V x I = 120X 10 = 1200 Watts = 1.20 kWatt
3 ) Energia = Potencia x tiempo = 1200 Watts x tiempo = 1200 Watts x 0.50 h = 600 Watts. hora = 0.60 Kw.hora
4) La familia diariamente consume durante 4 x 30 minutos = 120 minutos energia electrica lo que totaliza : .....1200 W x 2 horas = 2400 w.hora = 2.40 Kw.hora
Costo diario = 2.40 Kw.hora x $ 10/ kw.hora = 24 pesos/ dia.
5) R nueva a comprar = Tension/ Corriente = 120 V / 10 A= 12 ohms.
6) El calentador funciona en base a la ley de Joule... que te expresa la potencia calórica disipada por una corriente circulando por una resistencia . Potencia = I^2 x R = V^2/R=I x V en watts.
Sigue lo calculado pero ...No era tan dificil !
1 respuesta más de otro experto
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¡Hola Lucero!
2.1 Primero, calcula la potencia eléctrica del calentador; para esto deberás usar la ley de watt, cuya fórmula es:
P=V∙I
P = 120·10 = 1200 W
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2.2 Sustituye los valores, realiza la operación y anota el resultado en Watts y kWatts.
Como un kW = 1000W
1200 W =1.2 kW
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3. Calcula la energía que gasta tu calentador en media hora (escribe el resultado en kW∙h), es decir: E= P ∙ t
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.
E = P·t = 1.2 kW · 0.5 h = 0.6 kW·h
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3.1 Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado en kw-h
4. Con el resultado anterior, calcula el costo que paga tu familia diariamente por bañarse, considerando que gastan 135 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.
En media hora ya dijimos que gastaba 0.6 kw·h
Luego el costo de esa media hora es
C = 0.6 kW·h · $10 /(kW·h) = 0.6 · $10 = $6
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4.2 Después, con el resultado anterior, calcula cuánto pagan por 135 litros de agua caliente.
En media hora calentaba 45 litros, lueo para calentar 135 litros se necesitan
135 / 45 = 3 medias horas
Y como cada media hora tenía un costo de $6
para calentear los 135 l se gastarán 3·$6 = $18
5. Tu calentador de agua se averió ya que su resistencia se rompió. ¿De qué valor debe comprarse la nueva resistencia para que funcione con la capacidad que tiene?
5.1 La resistencia la podemos calcular usando la Ley de Ohm, con la ecuación R=V/I
5.2 Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado.
R = 120 / 10 = 12 Ohms.
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6. Por último responde ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento del calentador y por qué? Explica brevemente tu respuesta.
Se usa la ley de Joule de la que he visto muchos enunciados, que dice que la cantidad de calor que genera un circuito electrico es directamente proporcional a la energía generada (potencia por tiempo). EL factor de canversión de los julios de la energía a calorías es 0.24
Es decir, la cantidad de calorias es
Q = P · t · 0.24
En términos de las otras medidas es
Q = V·I·t · 0.24
Q = R·I^2·t · 0.24
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¡Hola Albert! No estamos de acuerdo en el apartado 4. Si 45 litros le cuesta media hora calentarlos, entonces 135 litros le costará 3 veces eso, 3 medias horas y el gasto será 3·6$ = $18, ¿Estás de acuerdo? - Valero Angel Serrano Mercadal
Si.. si..perdón por la demora en contestarte... 1.50 horas x 1.20 Kwatts x 10$/hora = 18 pesos/ día. Es como has dicho. - albert buscapolos Ing°
Albert es muy amable de su parte el querer ayudarnos, pero son varias ocasiones en que las respuestas las da incompletas y hasta 2 veces es mala su respuesta. Es mejor que le de oportunidad a otras personas de ayudarnos de verdad. mil gracias - Anónimo
Albert es un experto muy bueno y sin él quedarían sin contestar muchas preguntas de Física e Ingeniería. Yo por ejemplo no sabría contestarlas ni tendría tiempo para estudiarlas. Ya me gustaría a mi saber la mitad de lo que él sabe de esas materias. - Valero Angel Serrano Mercadal
Valero Angel Serrano Mercadal, agradezco mucho que respondiera a mi comentario que en realidad no era para Usted. Pero es muy bueno saber y más por su propia boca que no sabría contestarlas ni tendría tiempo para estudiarlas. Entonces he decidido cambiar mi voto y ya no utilizar excelente aunque Usted lo solicite que pena, la verdad nunca he utilizado sus respuestas pero ahora Usted ya rompió la confianza que pude haberle tenido. Compañeros hay que ser cautelosos con las respuestas del Sr.Valero Angel por lo antes mencionado y reconocido por el mismo. Saludos - Anónimo
gracias por la ayuda y por dedicar su tiempo en compartir algo de lo mucho que ustedes saben por este medio ,con solo el animo de ayudar,,,gracias - ROBERTO CORONADO
A ver anónimo anónimo, no sé qué es lo que habrás entendido, pero creo que estás equivocado. Las respuestas que contesto yo las elaboro yo y soy completamente consciente de lo que respondo. Lo que quería decir es que hay preguntas que yo no se responder y Albertx sí que sabe, y esas yo no las contesto. Y si le decías a Albertx que se fuese haces mal, porque entonces muchas preguntas se quedarían sin respuesta. Yo contesto muy pocas de Física porque no es mi especialidad y de hecho no sigo el tema a menos que manden la pregunta a Física y Matemáticas a la vez. Ahora bien, si yo contesto una pregunta de Física, ten por seguro que está bien contestada. - Valero Angel Serrano Mercadal
Buenas tardes Sr. Valero y Sr. Albert, quiero expresar mi mas profundo agradecimiento por toda la ayuda que nos proporcionan ocupando su propio tiempo para poder hacerlo. De las respuestas que ustedes amablemente comparten, nos toca a nosotros poner de nuestra parte y analizar los mismos. He tenido grata experiencia el haberlos encontrado y agradezco infinitamente el que ustedes compartan lo mucho que saben de estos temas. ¡Mil gracias! - PeAr JeMa
At. Anonimo.Anonimo ....Coincido totalmente con prof. Valero..De todas maneras soy docente, me gusta lo que hago y me retiraré cuando yo lo disponga.....Ademas aqui no se le ponen trabas a nadie que quiere entrar y ayudar........La calidad de las respuestas de Valero la puedes medir consultando sus puntajes....creo que ninguno de nosotros es infalible pero que ponemos lo mejor para responder vuestros requerimientos no me cabe la menor duda......Gracias a todos !! - albert buscapolos Ing°