Dieciséis experiencias originales para comprender las leyes físicas, las máquinas eléctricas y las magnitudes de la energía.
ACADEMIA · CIENCIA INTERACTIVA
La electricidad se entiende experimentando.
Selecciona un laboratorio y cambia sus magnitudes. Los cálculos se ejecutan en tu navegador: ninguna cifra procede de la red eléctrica real.
16 experimentos
FÍSICA FUNDAMENTAL
Campo eléctrico y potencial
Haz visible la fuerza eléctrica
01
Arrastra o pulsa para mover la sonda
RELACIÓN FÍSICAE = Σ(kqᵢ rᵢ / |rᵢ|³) · V = Σ(kqᵢ / |rᵢ|)
Una carga positiva repele y una negativa atrae. El campo indica la dirección de la fuerza sobre una carga positiva de prueba. Arrastra el punto de medición.
El campo es vectorial y el potencial es escalar. En zonas próximas a las cargas, la escala se comprime visualmente para que el dibujo siga siendo legible.
Se usa superposición de cargas puntuales y k = 8,987 551 7923·10⁹ N·m²/C²; no se representan dieléctricos ni conductores.
Límite del modelo: Dos cargas puntuales estáticas en el vacío. Las flechas representan el campo eléctrico local; la escala de color, el potencial.
RELACIÓN FÍSICAΦ(x) = B·A·(1+(x/a)²)⁻³ᐟ² · ε = −N·dΦ/dt
Mover un imán respecto a una bobina cambia el flujo que la atraviesa y puede generar tensión eléctrica. Detén la animación para comprobar que la inducción depende del cambio.
La FEM cambia de signo al invertir la dirección del cambio de flujo: esa oposición es la ley de Lenz. La animación mantiene una bobina de superficie fija.
Se aproxima Φ(x)=BA(1+(x/a)²)⁻³ᐟ², con A=0,01 m² y a=0,09 m. El imán ejecuta un movimiento sinusoidal que limita su velocidad máxima.
Límite del modelo: Perfil idealizado de flujo en función de la distancia entre imán y bobina. No representa el campo tridimensional real de un imán.
En una red trifásica equilibrada hay tres señales iguales, separadas un tercio de ciclo entre sí. La suma instantánea es cero.
Cambia la amplitud de la tercera fase para ver cómo desaparece la cancelación ideal. El valor línea–línea mostrado se refiere al sistema equilibrado.
Se muestra la suma fasorial de tensiones de fuente, no la corriente por el neutro ni un flujo de cargas. La frecuencia visual es f/40 para facilitar la observación.
Límite del modelo: Tres fuentes sinusoidales ideales equilibradas salvo por un ajuste voluntario de amplitud de la fase 3. La animación visual se ralentiza 40 veces.
RELACIÓN FÍSICAS = Uef·Ief · P = S·cosφ · Q = S·sinφ
La potencia activa realiza trabajo neto; la reactiva representa un intercambio oscilante de energía en elementos inductivos o capacitivos.
Con un desfase φ distinto de cero, el producto U·I no es íntegramente potencia activa. Q es positiva para φ positivo (corriente retrasada) y negativa si se adelanta.
El triángulo P–Q–S solo se aplica directamente a tensión y corriente sinusoidales; con armónicos se necesitan magnitudes adicionales.
Límite del modelo: Circuito monofásico sinusoidal en régimen permanente. La potencia reactiva es positiva para corriente retrasada (carga inductiva).
RELACIÓN FÍSICAdf/dt = (f₀/(2H·Sbase))·(Pgeneración − Pdemanda + Prespuesta)
Cuando se pierde generación, la frecuencia empieza a caer. La inercia ralentiza la caída inicial, mientras que la reserva y una batería reducen el desequilibrio.
La caída inicial depende de la potencia perdida y de la inercia equivalente. La potencia primaria se activa con un retardo; una batería actúa más rápido en este ejemplo.
Modelo docente de una única área. No incluye tensiones, red AC, límites individuales, gobernadores detallados, protecciones, ni puede inferir riesgo real de apagón.
Límite del modelo: Modelo agregado de balance activo–frecuencia con base de 10 000 MW, reserva primaria limitada y batería con respuesta de primer orden. No simula la red real ni sus protecciones.
RELACIÓN FÍSICAE(kWh) = P(kW)·t(h) · kWh/persona/día = Ediaria / población
La energía es potencia multiplicada por tiempo. Un mismo kWh puede expresarse como horas de luz, kilómetros recorridos o calor útil.
Las equivalencias no significan que los aparatos rindan igual. Se fijan hipótesis para que todas las cifras partan de una misma cantidad de energía eléctrica.
No se incluyen pérdidas de carga, variación del COP con la temperatura, resistencias auxiliares ni variaciones de consumo en carretera. Usa la calculadora completa para hipótesis más amplias.
Límite del modelo: Equivalencias calculadas con hipótesis transparentes: LED 10 W, coche eléctrico 15 kWh/100 km y bomba de calor con COP ajustable.
Con la misma potencia, una tensión más alta implica menos corriente. Como las pérdidas son proporcionales a I², pueden reducirse mucho.
La resistividad usada es 0,0175 Ω·mm²/m, cobre a temperatura de referencia. El cálculo es de primer orden y no tiene efecto pelicular ni cables en paralelo.
La transferencia activa se aproxima con factor de potencia unidad y tensión constante; una red real exige conductores, temperatura, reactancias, corona y límites de explotación.
Límite del modelo: Línea trifásica equilibrada con tres conductores de cobre, sección uniforme, factor de potencia 1 y resistencia constante. No se calcula caída de tensión ni estabilidad térmica.
Una bobina con más espiras puede entregar mayor tensión. El transformador no crea energía: la corriente cambia en sentido opuesto.
La relación de tensiones sigue las espiras en el modelo ideal; aplicamos una eficiencia global para estimar la potencia de entrada, no para modificar la relación nominal de tensión.
No se modelan tensión de cortocircuito, pérdidas en vacío separadas, saturación ni regulación; los transformadores reales tienen límites térmicos y de aislamiento.
Límite del modelo: Transformador monofásico ideal en la relación de espiras con una eficiencia global elegida. Sin saturación, curva de magnetización ni regulación con carga.
RELACIÓN FÍSICAΔPᵢ = ΔP·(1/Xᵢ)/Σ(1/X) · margenᵢ = límiteᵢ − |Pᵢ|
Un aumento de carga en un punto afecta a varias líneas. La potencia se reparte según la red; no basta con consultar un único valor de capacidad.
En dos corredores paralelos con los mismos extremos, el reparto incremental del modelo DC es inversamente proporcional a X. Un límite alcanzado puede restringir el conjunto.
No estima permisos ni capacidad CNMC. Omite reactiva, tensión, pérdidas, otras ramas, contingencias, proyectos, topología nodal y criterios de acceso.
Límite del modelo: Reparto lineal DC de incremento de potencia por dos corredores paralelos y límites térmicos didácticos. No representa las capacidades administrativas de acceso ni una red real.
Un enlace HVDC necesita convertidores en ambos extremos. A grandes distancias las pérdidas asumidas de línea pueden compensar la conversión.
El cálculo usa tasas de pérdida que puedes cambiar. El punto de cruce solo existe si la pérdida de línea AC elegida supera la de DC.
La comparación no cubre coste, potencia reactiva, límites de estabilidad, compensación, efectos de cable submarino ni la indisponibilidad por contingencias.
Límite del modelo: Comparador paramétrico de pérdidas asumidas, no diseño de un enlace real. Las tasas introducidas son hipótesis ilustrativas, independientes de la tecnología de cable y su capacidad.
RELACIÓN FÍSICAEbase = d·c/100 · ΔEh = m·g·h/(3,6·10⁶) · Ebatería = Ebase + ΔEh/ηsubida (h>0) o Ebase + ηregen·ΔEh (h<0)
El vehículo consume energía para avanzar y ganar altura. Al descender puede recuperar una fracción mediante frenada regenerativa.
La contribución gravitatoria es m·g·h. Al subir se aplica eficiencia de tracción del 90%; al bajar se usa la recuperación elegida.
No incluye climatización variable, perfiles de velocidad, potencia de recarga, diferencias de ida y vuelta ni recuperaciones superiores a las limitaciones de la batería.
Límite del modelo: Modelo energético de una ruta con consumo plano especificado y corrección gravitatoria. El consumo por 100 km ya incorpora resistencias habituales de referencia; no duplica aerodinámica.
Una bomba de calor transporta calor desde un foco frío a uno caliente. La diferencia de temperaturas determina el esfuerzo termodinámico.
Los grados Celsius se convierten a kelvin antes del cálculo. El COP real se aproxima como una fracción seleccionable del límite ideal.
No se modelan desescarches, régimen a carga parcial, radiadores, ACS, temperaturas variables, consumo auxiliar ni bombas geotérmicas específicas.
Límite del modelo: Ciclo ideal de Carnot corregido por fracción de rendimiento configurable. Los COP calculados son escenarios docentes, no curvas de catálogo.
La energía almacenada no es la potencia disponible
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Visualización educativa
RELACIÓN FÍSICAEentregable = Ecapacidad·SOC·ηdescarga · autonomía = Eentregable / Pdescarga
Una batería de 100 MWh no produce 100 MW indefinidamente. La potencia responde a cuán rápido se descarga la energía.
La energía disponible se aproxima mediante SOC y rendimiento de descarga. El indicador C/P describe una duración nominal a plena carga, diferente de la autonomía con SOC parcial.
La eficiencia de descarga no es eficiencia de ciclo completo. Se ignoran las curvas de potencia dependientes de SOC, temperatura y vida útil.
Límite del modelo: Batería con capacidad nominal, SOC, potencia de descarga y eficiencia unilateral a elegir. No incluye degradación, reserva mínima, tensión ni límites dinámicos de BMS.
RELACIÓN FÍSICADemandaGWh = población·(Ebase + Eadicional)/10⁶ · GeneraciónGWh = MW·8760·FC/1000
Puedes medir un territorio en kWh por habitante y día y comparar su energía anual con una nueva capacidad de generación.
La demanda base y la adicional se expresan por persona y año. La generación renovable utiliza potencia instalada y factor de capacidad anual.
Un balance anual positivo no demuestra que haya energía suficiente cada hora: no se incluyen almacenamiento, interconexiones, vertidos ni red.
Límite del modelo: Balance anual agregado de energía por persona y generación media, sin coincidencia horaria, restricciones de red ni estudios de suficiencia.
RELACIÓN FÍSICAEanual(GWh) = Pinstalada(MW)·8760·FC / 1000
Un parque tiene potencia máxima nominal, pero su producción se acumula con el viento y el sol a lo largo del tiempo.
El factor de capacidad anual es la fracción de las 8760 horas equivalentes a potencia nominal y varía por tecnología, emplazamiento y año.
No se está realizando una predicción de recurso ni un modelo horario. No puede deducirse el abastecimiento 24/7 a partir del total anual.
Límite del modelo: Producción anual estimada de eólica y fotovoltaica mediante factores de capacidad explícitos. Sin series meteorológicas, pérdidas de red ni vertidos.