oh È fattoJoule è un fenomeno fisico che consiste in conversione dienergiaelettriconel calore. Questo fenomeno si verifica quando una corrente elettrica passa attraverso un corpo. Le continue collisioni che si verificano tra gli elettroni e gli atomi che costituiscono la struttura cristallina del corpo causano la sua temperatura aumenta, provocando la conversione di parte dell'energia elettrica contenuta nei portatori di carica in calore.
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Formula Effetto Joule
Dal legge di joule, è possibile calcolare la quantità di calore dissipata da un conduttore attraversato da una corrente elettrica. Per avvalersi di questa legge è necessario che la resistenza elettrica del materiale sia costante, così come la corrente elettrica che lo attraversa.
Q – calore (J o lime)
io – corrente elettrica (A)
R – resistenza elettrica (Ω)
t – intervallo/i di tempo
La formula mostrata mostra che la quantità di calore che viene dissipata è direttamente proporzionale al quadrato di corrente elettrica moltiplicata per la resistenza elettrica e per il tempo impiegato dalla corrente per attraversare il corpo.
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Utilità effetto Joule
Grazie all'effetto Joule è possibile convertire l'energia elettrica in calore, come facciamo in:
- docce,
- pentole di terracotta,
- griglie elettriche,
- ferri da stiro ecc.
L'effetto Joule si verifica su qualsiasi materiale, conduttore o isolante, che ha una resistenza elettrica diversa da zero.
Questo fenomeno è più espressivo in materialiisolanti, le cui resistenze elettriche sono generalmente più elevate. Tuttavia, quando i materiali isolanti sono attraversati da intense correnti elettriche, è possibile che si formino in essi difetti irreparabile a causa del forte aumento della temperatura.
Rischi legati all'effetto Joule
I principali rischi legati all'effetto Joule derivano dal aumento della temperatura. Negli impianti elettrici, sono necessari cavi conduttivi e altri dispositivi elettronici per funzionare a temperature sicure, tuttavia fattori quali installazionisciatto, presenzanelumidità,polvereneleccesso,discussionipelato e il ossidazionedi componenti elettronici possono far aumentare le loro resistenze elettriche, portando a una maggiore dissipazione del calore, aumentando così le possibilità di insorgenza di incendi, per esempio.
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Esperimento sull'effetto Joule
Loro esistono esperimenti nel a basso costo è abbastanza accessibile che si può fare in classe per evidenziare l'esistenza dell'effetto Joule. Uno di questi consiste nel toccare i terminali di a Batteria da 9V in un pezzo di lana d'acciaio.
Quando tocchiamo la lana d'acciaio ai terminali della batteria, si forma una corrente elettrica, quindi il processo di riscaldamento. Rapidamente, la temperatura della lana d'acciaio aumenta fino a diventare rovente.
Dritta: questo esperimento può provocare ustioni e incendi, eseguirlo solo in presenza di genitori o tutori. |
Esercizi sull'effetto Joule
Domanda 1) Un filo conduttore con una resistenza elettrica pari a 0,5 è percorso da una corrente elettrica di 2,0 A per un periodo di tempo di 2,0 minuti. Determinare la quantità di calore dissipata da questo filo in joule.
a) 240 J
b) 4 J
c) 400J
d) 40J
e) 120 J
Risposta: Lettera a
Risoluzione:
Per calcolare la quantità di calore dissipata è necessario utilizzare la legge di Joule:
Domanda 2) Per quanto riguarda l'effetto Joule, spunta ciò che è corretto.
a) L'effetto Joule si verifica solo ad alte temperature.
b) L'effetto Joule nasce dalle collisioni tra i portatori di carica e gli atomi che compongono il reticolo cristallino del materiale.
c) È possibile controllare la perdita di energia per effetto Joule aumentando l'intensità della corrente elettrica.
d) La quantità di calore dissipata per effetto Joule è inversamente proporzionale alla resistenza elettrica del materiale.
e) I materiali conduttivi non sono soggetti all'effetto Joule.
Modello:Lettera b
Risoluzione:
Vediamo le risposte:
Il) FALSO – l'effetto Joule può verificarsi a qualsiasi temperatura, tuttavia questo effetto aumenta a regimi di temperatura elevata.
B) VERO
ç) FALSO - la quantità di calore dissipata per effetto Joule è direttamente proporzionale al quadrato dell'intensità di corrente.
d) FALSO - la quantità di calore dissipata per effetto Joule è direttamente proporzionale al modulo di resistenza elettrica.
e) FALSO – tutti i materiali che hanno resistenza elettrica sono soggetti all'effetto Joule.
Domanda 3) Un filo conduttore è trasportato da una corrente elettrica di 0,5 A per 30 s. Poiché la resistenza elettrica di questo filo è pari a 0,8 Ω, la quantità di calorie rilasciate dal filo durante questo periodo di tempo, per effetto Joule, è pari a
Dati: 1 cal = 4 J
a) 15,0 cal.
b) 12.0 cal.
c) 1,5 cal.
d) 6.0 cal.
e) 4.5 cal.
Risposta: lettera C
Risoluzione:
Useremo la legge di Joule per calcolare la quantità di calore che viene dissipata dal filo conduttore:
Secondo il calcolo eseguito, la quantità di calore dissipata da questo filo conduttore è 1,5 cal, quindi l'alternativa corretta è la lettera C.
Di Me. Rafael Helerbrock
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
HELERBROCK, Rafael. "Effetto Joule"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. Consultato il 27 giugno 2021.
