Un hecho importante que todos los profesionales de la electrónica debe tener en cuenta es que uno no puede crear energía de la nada. Ya hemos visto esto cuando se trata del principio de la conservación de la energía.
La energía suministrada a un circuito eléctrico depende tanto de la tensión como de la corriente.
Es la "fuerza" con la cual las cargas eléctricas se empujan sobre un alambre y su cantidad que depende de la cantidad de energía que un circuito puede recibir en cada instante, es decir su potencia
Así, la energía eléctrica de un circuito, como se muestra en la figura 1, es dado por el producto de la tensión por la corriente.
La potencia, que se mide en watts (W), es una característica de un circuito y por lo general no puede ser alterada.
Sin embargo, se puede modificar la forma en que se puede suministrar esta potencia al circuito.
Así, si un circuito necesita 100 watts para trabajar, podemos diseñarlo de tal manera que sea alimentado por 20 volts, en cuyo caso la corriente que circulará en funcionamiento normal (despreciando las pérdidas) será de 5 Ampere, ya que podemos diseñarlo para Opere con 50 volts, en cuyo caso la corriente será de 2 amperios.
En los circuitos electrónicos encontramos tensiones de varios valores, así como corrientes que dependen de lo que se está alimentando.
Y en la alimentación externa de los circuitos también tenemos varias posibilidades.
Un ejemplo de esto está en nuestra propia instalación eléctrica.
Si tenemos una ducha que debe funcionar con una potencia de 2 200 watts , que se considera razonable para dar una buena calefacción a un flujo normal de agua tenemos dos posibilidades de alimentarlo:
Si conectamos esta ducha a la red de 110 V, para obtener los 2 200 watts, la corriente que circulará será de 20 Ampere.
Si enchufamos la misma ducha en la red de 220 V, la corriente será de sólo 10 Ampere.
¡Usted ve que no estamos ahorrando energía en el segundo caso!
Pagamos por los watts multiplicados por el momento en que la ducha está encendida, y en ambos casos la potencia es de 2 200 watts.
Entonces, ¿cuál es la ventaja?
Los cables que llevan la energía eléctrica tienen una cierta resistencia que depende de su grueso y de su longitud.
Del mismo modo, dependiendo del espesor, los cables presentan una cierta limitación a la intensidad de la corriente que puede conducir.
Así que si usamos la red de 110 volts para transferir energía a una ducha y su instalación usando cables largos tenemos dos problemas a considerar.
La primera ' que la corriente debe ser el doble de grande que, si usamos 220 volts, incluso con la misma potencia, lo que significa que necesitamos un cable más grueso (que es más caro).
La segunda es que, las pérdidas que ocurren en un cable dependen de su resistencia y también de la corriente.
Una corriente más intensa significa que en la misma ruta tenemos mayores pérdidas de energía.
Vamos a dar un ejemplo numérico:
Digamos que para la ducha que a 110 volts requiere una corriente de 20 Ampere, tenemos que usar un cable que tiene una resistencia de 1 Ohm, como se muestra en la figura 2.
La caída de tensión ser dado para:
V = R x I
Donde: V es la caída de tensión en el cable, es decir, la "disminución" de la tensión en el circuito en volts.
R es la resistencia del alambre en ohm
I es la intensidad de la corriente en Ampere
V = 1 x 20
V = 20 volts
Vea entonces que en la ducha sólo tendremos 90 volts en lugar de la 110 aplicada, porque 20 volts "se pierden" en los cables.
El poder que estos 20 Volts Representar también es preocupante:
P = V x I
Donde: P es la energía disipada en el alambre en watts
V es la caída de tensión en el cable en volts
I es la intensidad actual en Ampere
P = 20 x 20
P = 400 watts
Ahora, esos 400 watts perdidos en la instalación se convertirán en calor, calentando los cables, ¡lo cual es realmente preocupante!
Si usamos 220 V en la misma ducha, incluso con una instalación que tiene 1 Ohm, las cosas cambian:
Recuerde que, en este caso, para obtener el 2 200 Watts la corriente será de 10 Ampere.
La caída de tensión sólo será de 10 volts, lo que significa que, en lugar de 220 V en la ducha, tendremos 210 volts.
La energía perdida en el alambre y disipada en forma de calor será:
Las pérdidas son mucho más pequeñas en este caso, es consecuentemente el calentamiento de la instalación.
Esta es la razón por la que damos preferencia a las tensiones más altas cuando debemos alimentar circuitos de alta potencia o transmitir energía eléctrica a través de cables largos.
Otro caso importante que implica las dos magnitudes, tensión y corriente, ocurre en un transformador o una fuente de alimentación, como se muestra en la figura 3.
Si la fuente proporciona 12 V con una corriente máxima de 1 amperio, y en la entrada la tensión aplicada es 120 volts, ¿cuál será la corriente que circular por el circuito de entrada?
Asumiendo que esta fuente tiene un rendimiento cercano al 100% que significa que la potencia del circuito de entrada será la misma que el circuito de salida.
En el circuito de salida la potencia será:
P = V x I
P = 12 x 1
P = 12 watts
(12 volts con 1 ampère)
En la entrada tendremos el mismo poder: 12 watts.
La corriente será entonces:
I = P/V
I = 12/120
I = 0,1 A
Vea entonces que la corriente será solamente 0.1 a o 100 mA.
Un fusible de 500 mA se puede emplear en esta fuente, protegiendo el circuito de entrada, incluso considerando que su salida es 1A.