O Está hechoJoule es un fenómeno físico que consiste en conversión deenergíaeléctricoen calor. Este fenómeno ocurre cuando una corriente eléctrica atraviesa cualquier cuerpo. Las constantes colisiones que ocurren entre electrones y átomos que componen la estructura cristalina del cuerpo causan su temperatura aumenta, haciendo que parte de la energía eléctrica contenida en los portadores de carga se convierta en calor.
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Fórmula de efecto Joule
Desde el ley de julio, es posible calcular la cantidad de calor disipado por un conductor atravesado por una corriente eléctrica. Para hacer uso de esta ley, es necesario que la resistencia eléctrica del material sea constante, así como la corriente eléctrica que lo atraviesa.
Q - calor (J o lima)
I - corriente eléctrica (A)
R - resistencia eléctrica (Ω)
t - intervalos de tiempo)
La fórmula que se muestra muestra que la cantidad de calor que se disipa es directamente proporcional al cuadrado de la corriente eléctrica multiplicada por la resistencia eléctrica y por el tiempo que la corriente tardó en cruzar el cuerpo.
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Utilidades del efecto Joule
Gracias al efecto Joule, es posible convertir la energía eléctrica en calor, como hacemos en:
- duchas
- ollas de barro
- parrillas eléctricas,
- planchas, etc.
El efecto Joule se produce en cualquier material, conductor o aislante, que tiene una resistencia eléctrica distinta de cero.
Este fenómeno es más expresivo en materialesaisladores, cuyas resistencias eléctricas son generalmente superiores. Sin embargo, cuando los materiales aislantes son atravesados por intensas corrientes eléctricas, es posible que surjan en ellos. defectos irreparable debido al gran aumento de temperatura.
Riesgos relacionados con el efecto Joule
Los principales riesgos relacionados con el efecto Joule surgen de la aumento de temperatura. En las instalaciones eléctricas, los cables conductores y otros dispositivos electrónicos deben operar a temperaturas seguras, sin embargo, factores como instalacionesdescuidado, presenciaenhumedad,polvoenexceso,hilospelado y el oxidaciónde componentes electrónicos puede hacer que sus resistencias eléctricas aumenten, lo que lleva a una mayor disipación de calor, aumentando así las posibilidades de aparición incendios por ejemplo.
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Experimento del efecto Joule
Ellos existen experimentos en bajo costo es bastante accesible que se puede hacer en el aula para evidenciar la existencia del efecto Joule. Uno de ellos consiste en tocar los terminales de un Batería de 9V en un pedazo de lana de acero.
Cuando tocamos la lana de acero a los terminales de la batería, se forma una corriente eléctrica, por lo que el proceso de calentamiento. Rápidamente, la temperatura de la lana de acero aumenta hasta que se pone al rojo vivo.
Aviso: este experimento puede provocar quemaduras e incendios, solo realícelo en presencia de los padres o tutores. |
Ejercicios sobre el efecto Joule
Pregunta 1) Un cable conductor con una resistencia eléctrica igual a 0.5 Ω es atravesado por una corriente eléctrica de 2.0 A durante un período de tiempo de 2.0 minutos. Determine la cantidad de calor disipado por este cable en julios.
a) 240 J
b) 4 J
c) 400J
d) 40J
e) 120 J
Realimentación: Letra a
Resolución:
Para calcular la cantidad de calor disipado, es necesario utilizar la ley de Joule:
Pregunta 2) En cuanto al efecto Joule, compruebe cuál es el correcto.
a) El efecto Joule solo se produce a altas temperaturas.
b) El efecto Joule surge de las colisiones entre los portadores de carga y los átomos que forman la red cristalina del material.
c) Es posible controlar la pérdida de energía por efecto Joule aumentando la intensidad de la corriente eléctrica.
d) La cantidad de calor disipada por el efecto Joule es inversamente proporcional a la resistencia eléctrica del material.
e) Los materiales conductores no están sujetos al efecto Joule.
Plantilla:Letra b
Resolución:
Veamos las respuestas:
La) FALSO - El efecto Joule puede ocurrir a cualquier temperatura, sin embargo, este efecto aumenta en regímenes de alta temperatura.
B) VERDADERO
C) FALSO - la cantidad de calor disipada por el efecto Joule es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente eléctrica.
D) FALSO - la cantidad de calor disipada por el efecto Joule es directamente proporcional al módulo de resistencia eléctrica.
y) FALSO - todos los materiales que tienen resistencia eléctrica están sujetos al efecto Joule.
Pregunta 3) Un cable conductor es transportado por una corriente eléctrica de 0.5 A durante 30 s. Dado que la resistencia eléctrica de este cable es igual a 0,8 Ω, la cantidad de calorías liberadas por el cable durante este período de tiempo, debido al efecto Joule, es igual a
Datos: 1 cal = 4 J
a) 15,0 cal.
b) 12,0 cal.
c) 1,5 cal.
d) 6,0 cal.
e) 4,5 cal.
Realimentación: Letra c
Resolución:
Usaremos la ley de Joule para calcular la cantidad de calor que disipa el cable conductor:
Según el cálculo realizado, la cantidad de calor que disipa este hilo conductor es de 1,5 cal, por lo que la alternativa correcta es la letra C.
Por mí. Rafael Helerbrock
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HELERBROCK, Rafael. "Efecto Joule"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. Consultado el 27 de junio de 2021.
