EFECTO JOULE

Luis C. Vara Serrano

Ivan Hernandez Gil

EFECTO JOULE

2 IVAN HERNANDEZ GIL

Se conoce como Efecto Joule al fenómeno por

el cual si en un conductor circula corriente

eléctrica, parte de la energía cinética de los

electrones se transforma en calor debido a los

choques que sufren con los átomos del

material conductor por el que circulan,

elevando la temperatura del mismo. El nombre

es en honor a su descubridor el físico británico

James Prescott Joule.

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•La resistencia es la componente que

transforma la energía eléctrica en energía

calorífica, por ejemplo en un horno

eléctrico, una tostadora, un hervidor de

agua, una plancha, etc. El efecto Joule

puede predecir la cantidad de calor que

es capaz de entregar (disipar) una

resistencia.

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El efecto Joule establece que la cantidad de

energía calorífica (Qc) producida por una

corriente eléctrica depende directamente del

cuadrado de la intensidad de corriente (I),

del tiempo (t) que esta circula por el

conductor y de la resistencia (R) que opone

el mismo al paso de la corriente.

Matemáticamente esto es:

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Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La

cantidad de energía calorífica producida por una

corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado

de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta

circula por el conductor y de la resistencia que opone el

mismo al paso de la corriente". Matemáticamente:

, siendo

Q = energía calorífica producida por la corriente

expresada en Julios

I = intensidad de la corriente que circula

R = resistencia eléctrica del conductor

t = tiempo

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Recordar que la energía se expresa en Joules

(símbolo J).

La fórmula para determinar la potencia de una

carga resistiva (a menudo denominada ley de

Joule), está dada por:

La cual se obtiene de relacionar la ley de Watt

con la ley de Ohm, y nos permite determinar la

potencia disipada por un equipo eléctrico.

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APLICACIONES DEL EFECTO JOULE

Todos los dispositivos eléctricos que se utilizan para

calentamiento se basan en el efecto Joule, es decir, estos

aparato consisten esencialmente en una resistencia que se

calienta al ser recorrida por la corriente.

Las lámparas de incandescencia (o de filamento

incandescentes), como la lámpara de tungsteno, conocida

comúnmente como bombilla de luz, también constituyen una

aplicación del efecto Joule. Sus filamentos de tungsteno, que

es un metal cuyo punto de fusión es muy elevado, al ser

recorridos por una corriente eléctrica, se calientan y pueden

alcanzar altas temperaturas (casi 2 500 ºC), volviéndose

incandescentes y emitiendo una gran cantidad de luz.

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Otra aplicación del efecto Joule se encuentra en la

construcción de fusibles, elementos que se emplean

para limitar la corriente que pasa por un circuito

eléctrico; por ejemplo, en un automóvil, una casa, un

aparato electrodoméstico, etc. Estos dispositivos están

constituidos por una tirilla metálica, generalmente de

plomo, el cual tiene un punto de fusión bajo; de esta

manera, cuando la corriente que pasa por el fusible

sobrepasa cierto valor (el amperaje propio de cada

fusible), el calor generado por el efecto Joule produce la

fusión del elemento, interrumpiendo así el paso de

corriente excesiva.

APLICACIONES DEL EFECTO JOULE

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En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes

electrodomésticos como los hornos, las tostadoras, las

calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados

industrialmente como soldadoras, etc. en los que el efecto útil

buscado es precisamente el calor que desprende el conductor

por el paso de la corriente.

En la mayoría de las aplicaciones, sin embargo, es un efecto

indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y

electrónicos (como el ordenador desde el que está leyendo

esto) necesitan un ventilador que disipe el calor generado y

evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.

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EJERCICIOS

Se nos ha dado una longitud de alambre de calefacción hecho de una

aleación de Níquel – Cromo – Hierro conocida como nicromel, y que

tienen una resistencia R de 72 ohm. Va a ser conectada a una línea de

120 V. ¿en que circunstancias el alambre disipara mas calor: a) cuando su

longitud entera esta conectada a la línea, o b) el alambre se corta a la

mitad y las dos mitades se conectan en paralelo a la línea?

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Determinar el calor producido en un conductor que tiene una resistencia de 38

ohms. Y una intensidad de corriente eléctrica de 1.6 A en un tiempo de 25

segundos.

EJERCICIOS

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EJERCICIOS

Determinar el valor de la resistencia eléctrica que debe tener un calentador eléctrico

que, conectado a un enchufe de 220V, es capas de elevar la temperatura de un litro

de agua y una energía interna de 4000W.

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EJERCICIOS

Un horno de microondas produce una intensidad de 13A, una resistencia de

29ohms y una carga de 5128w determine el tiempo.

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EJERCICIOS

Determine el voltaje que ejerce un calentador al tener una resistencia de 27 ohms y

una energía interna de 423w.