01 · Punto de partida
El resistor que quema lo explica todo
En el Tema 6 el resistor frenaba la corriente, y cada choque de un electrón dejaba un poco de calor. En los simuladores viste que algunos resistores quedaban fríos y otros «demasiado calientes». Ese calor tiene una medida, y con ella podés saber antes de conectar si un componente va a trabajar tranquilo o va a terminar quemado.
Esa medida es la potencia: no cuánta energía se usó en total, sino cuánta por segundo. Un LED y una estufa hacen lo mismo, transformar energía eléctrica en otra cosa, pero a ritmos incomparables: la estufa gasta en un segundo lo que el LED gasta en más de medio día.
- ¿Qué mide un watt?
- ¿A dónde va la energía que el resistor «frena»?
- ¿Qué significa que un resistor sea «de un cuarto de watt»?
- ¿Cómo sé si algo va a calentar de más antes de sentir olor a quemado?
02 · Definición
Qué es un watt
Un watt es un joule de energía transformado cada segundo. La fórmula de la potencia no hay que aceptarla de memoria: sale de juntar dos cosas que ya sabés.
- 1La tensión dice cuánta energía entrega cada coulomb.
Es la definición del Tema 5: un voltio es un joule por coulomb.
- 2La corriente dice cuántos coulombs pasan por segundo.
Es la definición del Tema 4: un amperio es un coulomb por segundo.
- 3Al multiplicarlas queda energía por segundo.
Joules por coulomb, por coulombs por segundo: los coulombs se cancelan y quedan joules por segundo, es decir, watts.
Hay un detalle que evita muchos errores: la V de la fórmula es la tensión que cae en ese componente, no la de la pila. En un circuito con un resistor y un LED, cada uno tiene su propia porción de la tensión y, por lo tanto, su propia potencia.
| Caso | Potencia | Cómo sale |
|---|---|---|
| LED encendido | 0,04 W | 2 V × 20 mA |
| Máximo de un resistor común | 0,25 W | Es lo que soporta, no lo que usa |
| Máximo de un puerto USB de PC | 2,5 W | 5 V × 500 mA |
| Cargador de celular | 10 W | 5 V × 2 A |
| Estufa eléctrica | 2000 W | 220 V × unos 9 A |
03 · Destino
A dónde va la potencia
La energía no desaparece: cambia de forma. Toda la potencia que entrega la fuente termina en algún componente, convertida en luz, movimiento o calor. Y la cuenta siempre cierra: lo que sale de la fuente es la suma de lo que recibe cada uno.
Veámoslo en el circuito de siempre: una pila de 9 V, un resistor de 470 Ω y un LED rojo. Circulan unos 15 mA, los mismos por los tres, porque la corriente es igual en todo el camino. Lo que se reparte es la tensión:
| Componente | Tensión que cae | Potencia | En qué se convierte |
|---|---|---|---|
| Resistor | Unos 7 V | 7 V × 15 mA ≈ 0,10 W | Calor |
| LED | Unos 2 V | 2 V × 15 mA ≈ 0,03 W | Luz y un poco de calor |
| Total de la pila | 9 V | 9 V × 15 mA ≈ 0,13 W | Lo que la pila entrega cada segundo |
El resultado sorprende la primera vez: tres cuartas partes de la potencia se van en calor en el resistor, y solo una cuarta parte llega al LED. Es el precio de protegerlo con una pila de 9 V. Con una fuente de menor tensión sobraría menos, y se desperdiciaría menos.
04 · Potencia máxima
El máximo que soporta cada componente
Todo componente puede deshacerse de una cierta cantidad de calor por segundo. Si recibe más que eso, su temperatura sube hasta dañarlo. Ese límite se llama potencia nominal o potencia máxima.
Los resistores más comunes, los que vienen en cualquier kit, son de ¼ W (0,25 W). Existen también de ⅛ W, ½ W, 1 W y más. A igual valor en ohmios, el que soporta más potencia es físicamente más grande: tiene más superficie para entregar calor al aire.
Trabajo cómodo
Hasta la mitad del máximo
Un resistor de ¼ W disipando 0,10 W queda apenas tibio y dura indefinidamente. Es la zona en la que conviene diseñar.
Zona de riesgo
Cerca del máximo o por encima
Cerca del límite quema al tacto. Por encima se recalienta, cambia de valor y termina destruyéndose. Se elige uno más grande o se rediseña.
- ¿Qué margen conviene dejar?
- La regla práctica es que el máximo sea al menos el doble de lo que el componente va a disipar. Si calculás 0,10 W, alcanza con ¼ W. Si calculás 0,30 W, pasá a 1 W.
- ¿El máximo es lo que el resistor gasta?
- No. Es un techo, igual que los amperios de una fuente en el Tema 4. Cuánto disipa realmente lo decide el circuito, con V × I.
- ¿El LED también tiene máximo?
- Sí, y es bajo. Trabaja bien con unos 0,04 W y soporta poco más. Por eso los 20 mA son un límite que se respeta.
- ¿Y la pila?
- También se calienta y se agota rápido si se le exige mucha potencia. Una pila chica alimentando un motor dura minutos.
05 · Simulador
¿Aguanta o se quema?
El circuito de siempre, visto con una cámara térmica. Elegís la fuente, el valor del resistor y su tamaño. El simulador calcula la potencia de cada componente y muestra cómo sube la temperatura del resistor con el paso de los segundos. Si lo sobrecargás, se quema y hay que reemplazarlo.
Potencia, calor y tamaño del resistor
P = 6,85 V × 14,6 mA = 0,10 W
El resistor disipa 0,10 W, el 40 % de su máximo: trabaja cómodo.
Recorrido guiado
- 1Mirá el ejemplo inicial unos segundos.
La temperatura sube de a poco y se estabiliza: el resistor llega a un equilibrio en el que entrega al aire tanto calor como recibe. Con el 40 % de su máximo queda tibio.
- 2Cambiá solo el tamaño, a ⅛ W.
La potencia es exactamente la misma, 0,10 W, porque el circuito no cambió. Pero ahora es el 80 % de lo que ese resistor soporta, y se pone mucho más caliente.
- 3Volvé a ¼ W y pasá la fuente a 12 V.
Con más tensión sobran más voltios y circula más corriente: suben las dos cosas que se multiplican. Mirá cuánto crece la potencia.
- 4Con 12 V, bajá el resistor hasta 270 Ω.
El resistor de ¼ W no lo soporta: en pocos segundos se quema. Reemplazalo, elegí el de 1 W y repetí. Ahora aguanta sin problema, aunque con esa corriente el LED ya está exigido.
- 5Volvé a 9 V y ¼ W, y compará 330 Ω con 470 Ω.
Los dos valores encienden bien el LED. Pero con 330 Ω el resistor queda algo por encima de la mitad de su máximo, y con 470 Ω, por debajo. Es una buena razón para preferir 470 Ω o 1 kΩ cuando la pila es de 9 V.
- 6Mirá la barra de reparto en cada caso.
Con 5 V, el LED recibe una parte mayor de la potencia. Con 12 V, casi todo se va en calor en el resistor.
Preguntas para pensar
- Al pasar de ¼ W a ⅛ W, la potencia disipada no cambió. ¿Por qué cambió la temperatura?
- El LED recibe 0,03 W y brilla; el resistor recibe 0,10 W y solo calienta. ¿Hay algo mal?
- ¿Por qué con 5 V se desperdicia menos potencia en el resistor que con 12 V, para un brillo parecido?
Ver respuestas sugeridas
- Porque el resistor más chico tiene menos superficie para entregar ese mismo calor al aire. Para sacarlo tiene que estar más caliente. La potencia la decide el circuito; la temperatura depende además del tamaño.
- No. El LED está hecho para convertir parte de su energía en luz; el resistor, para convertirla toda en calor. Lo que disipa el resistor es el costo de limitar la corriente.
- Porque el LED usa unos 2 V y el resistor se hace cargo del resto. Con 5 V sobran 3 V; con 12 V sobran 10 V. A igual corriente, más voltios sobrantes son más watts de calor.
06 · Analogía para programadores
Potencia y costo por segundo
- 1Es el ritmo de gasto, no el total.
La energía sería el total de la factura de un servicio en la nube; la potencia, cuánto estás gastando en este instante. La relación entre ambas es el tema siguiente.
- 2Se parece a un procesador exigido.
Una CPU al 100 % se calienta por la misma razón que un resistor al límite: el trabajo por segundo termina en calor. Y un disipador más grande cumple el papel de un resistor más grande.
- 3El máximo es una cuota.
Trabajar a la mitad de la cuota es ingeniería. Trabajar al 99 % es apostar a que nada cambie.
El chequeo que hace el simulador se escribe en pocas líneas. Cambiá los valores y ejecutalo:
Python en tu navegador. Hacé clic dentro de un bloque para editarlo y usá el botón «Ejecutar Python». La primera vez se descarga el intérprete (Pyodide) y tarda unos segundos; después es inmediato.
# Trabaja comodo este componente?
def chequear(voltios, miliamperios, maximo_w):
potencia = voltios * miliamperios / 1000
uso = potencia / maximo_w * 100
estado = "comodo"
if uso >= 50:
estado = "exigido"
if uso >= 100:
estado = "se quema"
return f"{potencia:.2f} W, {uso:.0f} % del maximo: {estado}"
print(chequear(6.85, 14.6, 0.25))
print(chequear(6.85, 14.6, 0.125))
print(chequear(9.6, 43, 0.25))Probá chequear(6.85, 14.6, 0.5). ¿Cuánto baja el porcentaje de uso al duplicar la potencia nominal?
Fijate que la función recibe la tensión que cae en el componente, no la de la fuente. Es el error más común al hacer esta cuenta.
07 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Watts y joules son lo mismo»
No. El joule mide una cantidad de energía; el watt, la velocidad a la que se usa. 0,1 W durante 10 segundos son 1 J; durante una hora, 360 J. Es la diferencia entre distancia y velocidad.
«Un resistor de ¼ W disipa ¼ W»
Ese valor es lo máximo que soporta. Lo que realmente disipa lo decide el circuito, con V × I. En el ejemplo de este tema, un resistor de ¼ W disipa 0,10 W.
«Para la potencia se usa la tensión de la pila»
Solo si querés saber cuánto entrega la pila en total. Para un componente se usa la tensión que cae en él. En el circuito del ejemplo, la pila es de 9 V, pero en el resistor caen unos 7 V y en el LED unos 2 V.
«Si no está caliente, no consume»
Todo lo que conduce corriente disipa algo, aunque no se note. Que esté frío al tacto significa que está lejos de su límite, no que su potencia sea cero.
«Más watts dan siempre más brillo»
Solo dentro del rango para el que el componente fue fabricado. Pasado su máximo no da más luz: se destruye.
08 · Práctica guiada
Ejercicios de potencia
Ejercicio 1: el chequeo de diez segundos
En un resistor de ¼ W caen 7 V y lo atraviesan 15 mA. ¿Cuánto disipa? ¿Está por encima o por debajo de la mitad de su máximo?
Ver solución razonada
P = 7 × 0,015 = 0,105 W. Es el 42 % de 0,25 W: por debajo de la mitad, así que trabaja cómodo. Es el chequeo que conviene hacer antes de dar por bueno cualquier montaje.
Ejercicio 2: elegí el tamaño con el simulador
Vas a alimentar el LED con una fuente de 12 V y un resistor de 470 Ω. Antes de probar, estimá: ¿alcanza con el resistor común de ¼ W, respetando la regla de la mitad? Después comprobalo y buscá el tamaño adecuado.
Ver solución
Circulan unos 21 mA y en el resistor caen unos 9,8 V: disipa alrededor de 0,20 W. Es el 82 % de un resistor de ¼ W: funciona, pero muy caliente y sin margen. Con uno de ½ W queda al 41 %, dentro de la regla.
Ejercicio 3: el límite del USB
Un puerto USB entrega 5 V y hasta 500 mA. ¿Cuál es su potencia máxima? ¿A cuántos LED de 0,04 W equivale?
Ver solución
P = 5 × 0,5 = 2,5 W. Equivale a 2,5 / 0,04, unos 60 LED. En la práctica serían menos, porque cada LED necesita su resistor y ese resistor también disipa.
Ejercicio 4: elegir el tamaño
Calculaste que un resistor va a disipar 0,3 W. Tenés de ¼ W, de ½ W y de 1 W. ¿Cuál usás y por qué?
Ver solución
El de ¼ W queda descartado: 0,3 W supera su máximo. El de ½ W lo soporta, pero al 60 %, por encima de la regla de la mitad. El de 1 W trabaja al 30 % y es la elección correcta.
09 · Síntesis
Ideas para recordar
- La potencia es energía por segundo. Se mide en watts y se calcula con P = V × I.
- La V de la fórmula es la tensión que cae en ese componente, no la de la fuente.
- La potencia que entrega la fuente es la suma de la que recibe cada componente.
- Lo que no se convierte en luz o movimiento se convierte en calor.
- Cada componente tiene una potencia máxima. Conviene que sea al menos el doble de la que va a disipar.
- A igual valor en ohmios, un resistor más grande soporta más watts.
¿Listo para el Tema 8?
Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:
- Explicar por qué multiplicar voltios por amperios da energía por segundo.
- Calcular la potencia de un componente conociendo su tensión y su corriente.
- Decir qué significa que un resistor sea de ¼ W.
- Explicar por qué un resistor más chico se calienta más con la misma potencia.
Ya sabés medir la velocidad del gasto. Falta el total de la cuenta: en el próximo tema, la energía eléctrica y el consumo, lo que una pila guarda y cuánto te dura.