Actividad
integradora: Aplicación de leyes eléctricas
1. Lee el siguiente problema.
Supongamos que tienes un
calentador eléctrico en tu casa con capacidad de 60 litros de agua, que
funciona con una corriente de 5 A para 110 V. El calentador puede calentar el
agua desde 10°C a 60°C en 20 minutos. Supongamos que tu familia está compuesta
por 4 personas y usan aproximadamente 120 litros de agua caliente para bañarse
diariamente, con un costo de $15 por kilowatt-hora.
A partir de esta información
realiza lo que se solicita:
2. Primero, calcula la
potencia eléctrica del calentador; para esto deberás usar la ley de watt, cuya
fórmula es:
P=V∙I
2.1 Sustituye los valores,
realiza la operación y anota el resultado en Watts y kWatts.
P = 110V X 5A = 550 W.
550W X 1kw = 0.55 KW.
1000W
3. Calcula la energía que
gasta tu calentador en 20 minutos (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
E= 0.55 kw X 0.33h = 0.1815 kw/h.
4. Con el resultado anterior,
calcula el costo que paga tu familia diariamente por bañarse, considerando que
gastan 120 litros de agua.
4.1 Primero calcula el costo
de usar la cantidad de agua que se calienta en 20 minutos (la capacidad máxima
del calentador). Anota el resultado.
1 kw/h = $ 15.00
0.1815 kw/h = $ 2.7225
4.2 Después, con el resultado
anterior, calcula cuánto pagan por 120 litros de agua caliente.
60 lt =
$ 2.7225
120 lt = $
5.445
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= 110V / 5A = 22 Ω
6. Por último responde ¿Qué
ley se aplica en el funcionamiento del calentador y por qué? Explica brevemente
tu respuesta.
Ley de Joule
La
energía que alimenta al calentador se convierte en calor.
La ley de la conservación de
la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede
cambiar de una forma a otra.
El calor generado por este
efecto se enuncia en la ley de Joule que dice que:
Cuando la corriente eléctrica
atraviesa un conductor, éste se calienta, emitiendo energía, de tal forma que
el calor desprendido es directamente proporcional a la resistencia del
conductor, al tiempo durante el que está circulando la corriente y al cuadrado
de la corriente que lo atraviesa.
Referencia:
Prepeenlinea SEP, tomado el 25 de agosto de
2016: http://148.247.220.225/mod/page/view.php?id=3957
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