El análisis de por qué la tensión de transmisión se eleva a cientos de miles de voltios permite ampliar el estudio a la física que sustenta la generación eléctrica y las tecnologías cotidianas.
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
送出電力と送電線の抵抗が一定なら、送出電圧10倍で損失は何倍か？
電流100 Aと抵抗が一定なら、送出電圧10倍で損失は何倍か？
Las fórmulas explican los fenómenos
1La potencia de salida se expresa en función de la tensión y la corriente eléctrica.P=V I……
2La corriente eléctrica se calcula a partir de la potencia y la tensión.I=PV……
3Al sustituir la expresión de la corriente eléctrica, las pérdidas de transmisión se expresan en función de la tensión.Ppérdida=R(PV)²……
El estudio se amplía a la generación eléctrica y las tecnologías cotidianas.
4La conservación de la energía se extiende al calor y al núcleo atómico.Etotal=constante……
5Se analiza el destino de la energía del combustible en una central termoeléctrica.Energía eléctrica≒Combustible × 0.41……
6El límite del rendimiento de una máquina térmica se calcula a partir de las temperaturas.e≦1 − TbajaTalta……
7La rotación de una bobina en un generador produce una tensión.V=B S ω sin ωt……
8Se calcula la energía liberada por la fisión de 1 g de uranio.1 g de 235U→8.2×10¹⁰ J……
9La luz solar se transforma en electricidad sin utilizar una máquina térmica.Constante solar=1361 W/m²……
Símbolos utilizados en la fórmula del GPS del siguiente paso: G es la constante de gravitación universal, M es la masa de la Tierra, r es la distancia desde el centro de la Tierra hasta el satélite y RTierra es el radio de la Tierra (un símbolo distinto de la resistencia R de la línea de transmisión eléctrica).
10Se suman los desfases del reloj del satélite debidos a la relatividad especial y a la relatividad general.Δt=-7.2 +45.7=+38.5 μsdía……
11La diferencia de energía de los electrones determina la longitud de onda de la luz.λ=h cEg……
12La deformación del espacio-tiempo se mide mediante el cambio de la diferencia de longitud entre los brazos.ΔLL≒10⁻²¹……
Lo aprendido en este capítulo
Si la potencia de salida P=VI y la resistencia R de la línea de transmisión permanecen constantes, al multiplicar la tensión de salida por n, la corriente eléctrica se reduce a 1/n de su valor. Como las pérdidas de transmisión RI² son proporcionales al cuadrado de la corriente eléctrica, se reducen a 1/n² de su valor.
0.010 veces el valor inicialPotencia y resistencia constantes; tensión multiplicada por 10
Sin embargo, si la corriente eléctrica y la resistencia permanecen constantes, las pérdidas RI² no cambian al aumentar la tensión de salida.
En la vida cotidianaLos cilindros grises situados en los postes son transformadores que reducen la tensión de 6600 V a 100 V o 200 V.
Resumen detallado
Para una misma potencia transmitida, al aumentar la tensión de transmisión disminuye la corriente eléctrica, y las pérdidas en la transmisión RI² disminuyen en proporción al cuadrado de la corriente eléctrica. Por eso, la energía eléctrica se transmite a alta tensión. La energía se conserva aunque cambie de forma, pero al convertir calor en trabajo siempre se libera una parte del calor que no se aprovecha. Tanto la generación de electricidad mediante la inducción electromagnética como la obtención de energía nuclear a partir de la relación entre masa y energía pueden analizarse cuantitativamente con la física de los capítulos anteriores. Tecnologías modernas como el GPS, los LED y los sistemas de detección de ondas gravitacionales se apoyan en los conocimientos de física que empezamos a estudiar con la ecuación de movimiento.