Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Potencia eléctrica y eficiencia


En el campo de la electricidad en corriente, los conceptos de potencia eléctrica y eficiencia son fundamentales. Nos ayudan a comprender cómo funcionan los circuitos eléctricos y cómo se transfiere la energía de una forma a otra. Este tema es esencial en el estudio de la física porque se conecta con muchas aplicaciones del mundo real, desde electrodomésticos hasta máquinas industriales.

Introducción a la potencia eléctrica

La potencia eléctrica se puede definir como la tasa de transferencia de energía eléctrica a través de un circuito eléctrico. La unidad de potencia eléctrica es el vatio (W), que es igual a un julio por segundo. En símbolos, la potencia se representa como P

La fórmula de la potencia eléctrica se da como:

P = V * I

Donde:

  • P es la potencia en vatios (W).
  • V es la tensión en el dispositivo en voltios (V).
  • I es la corriente que fluye a través del aparato en amperios (A).

Comprensión de voltaje, corriente y su relación con la electricidad

En un circuito eléctrico simple, consideremos una batería conectada a una bombilla. La batería proporciona una diferencia de potencial (voltaje), lo que hace que la corriente fluya a través de la bombilla, encendiéndola. El voltaje representa la energía por unidad de carga proporcionada al circuito. La corriente es el flujo de carga eléctrica.

Si una bombilla está marcada como "60W, 120V," significa que la bombilla usa 60 vatios de potencia cuando se conecta a una fuente de 120 voltios.

Cálculo de potencia

Usemos la fórmula para encontrar cuánto corriente fluye hacia la bombilla:

I = P / V

Para la bombilla,

I = 60 W / 120 V = 0.5 A

Por lo tanto, una corriente de 0.5 amperios fluye en la bombilla.

Fuentes de energía alternativa

Usando la ley de Ohm, V = I * R, donde R es la resistencia en ohmios, podemos obtener otra expresión para la potencia.

Potencia en términos de corriente y resistencia

Sustituyendo V I * R en la fórmula de potencia:

P = I^2 * R

Esta fórmula nos dice cómo la potencia está directamente relacionada con la corriente y el cuadrado de la resistencia.

Potencia en términos de voltaje y resistencia

De manera similar, sustituyendo I por V / R se obtiene:

P = V^2 / R

Representa la potencia en términos de voltaje y resistencia. Ambas fórmulas alternativas son útiles en diferentes contextos.

Ejemplo visual

Batería V Bombilla

Eficiencia eléctrica

La eficiencia eléctrica se refiere a qué tan bien un sistema convierte la energía eléctrica en otra forma de energía. Es básicamente la relación entre la energía útil de salida y la energía total de entrada, a menudo expresada como un porcentaje.

La fórmula para la eficiencia es:

Eficiencia (%) = (Potencia Útil de Salida / Potencia Total de Entrada) * 100

En la práctica, siempre se pierde algo de energía en el proceso de conversión (generalmente como calor). Una mayor eficiencia significa que se desperdicia menos energía.

Ejemplo de cálculo de eficiencia

Considere un motor que consume 1000 W de potencia y entrega 700 W de potencia mecánica.

Eficiencia = (700 W / 1000 W) * 100 = 70%

Esto significa que el motor opera con una eficiencia del 70%, y el 30% de la energía eléctrica se convierte en calor u otras formas de energía.

Mejorar la eficiencia

Hay muchas formas de mejorar la eficiencia de los equipos eléctricos, como:

  • Usar mejores materiales con mayor conductividad.
  • Mejorar el diseño de equipos para reducir el desperdicio de energía.
  • Mantenimiento regular para asegurar un rendimiento óptimo.

Dominio de varias herramientas

La eficiencia de diferentes electrodomésticos varía:

  • Las luces LED son más eficientes que las bombillas incandescentes, ya que convierten más energía en luz en lugar de calor.
  • Los electrodomésticos eficientes en energía como refrigeradores y aires acondicionados consumen menos energía para las mismas funciones que los modelos antiguos.

Visualización de la eficiencia

Entrada 1000W Producción 700W Eficiencia: 70%

Los motores y la iluminación son ejemplos de aplicaciones prácticas de potencia eléctrica y eficiencia. Comprender estos conceptos es importante para desarrollar y utilizar tecnologías que minimicen el desperdicio mientras maximizan el uso de energía.


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