Menu

Electricitat
Corrent elèctric

Què és la llei de Joule? Definició i exemples de l'efecte Joule

Què és la llei de Joule? Definició i exemples de l'efecte Joule

L'efecte Joule, també anomenat llei de Joule, és la manifestació tèrmica de la resistència elèctrica.

Si en un conductor elèctric circula electricitat, una part de l'energia cinètica dels electrons es transforma en forma de calor elevant la temperatura de l'conductor. 

La calor es genera a causa de l'xoc que experimenten els electrons amb les molècules de l'material conductor per on circulen.

La llei de Joule es diu així en honor de l'físic anglès James Prescott Joule .

La primera llei de Joule també es coneix de vegades com la llei de Joule-Lenz, perquè més tard va ser trobada independent per Heinrich Lenz.

Quina és la definició de l'efecte Joule?

La quantitat d' energia calorífica produïda per un corrent elèctric és directament proporcional a el quadrat de la intensitat del corrent quan circula pel conductor ia la resistència que oposa aquest conductor a el pas del corrent.

Quina és la fórmula de l'efecte de Joule?

De la definició anterior es pot expressar matemàticament la fórmula de la llei de Joule de la següent manera:

Q = I 2  · R · t

on:

  • Q = Energia calorífica produïda pel corrent. En el sistema internacional de mesures s'expressa en joules (J)

  • I = Intensitat del corrent que circula expressada en amperes (A)

  • R = Resistència elèctrica de l'conductor expressada en ohms.

  • t = Temps, en segons (s)

Exemples de la llei de Joule

  • Les bombetes amb filament: El filament és una resistència que amb el pas del corrent s'escalfa fins a posar-incandescent. Com es pot observar, la quantitat de calor que emet la bombeta és proporcional a la resistència de l'filament.

  • Els electrodomèstics que generen calor: Molts electrodomèstics es basen en l'efecte Joule per funcionar: forns elèctrics, torradores, calefaccions elèctriques ... En tots aquests casos, es pretén generar energia tèrmica amb el pas de l'electricitat per les seves conductors. Aquesta calor que desprenen es deu a l'efecte Joule.

  • L'eficiència dels motors elèctrics depèn de la llei de Joule.

Quin és l'inconvenient de l'efecte Joule?

El principal inconvenient de l'efecte joule és la pèrdua de l'energia que es transforma en calor i el sobreescalfament dels sistemes elèctrics.

En la gran majoria de les aplicacions, l'efecte Joule és indesitjat. Per aquesta raó, alguns aparells elèctrics i electrònics necessiten dissipadors de calor per evitar així l'escalfament excessiu dels diferents components i / o dispositius.

Part de la potència elèctrica subministrada es converteix en energia tèrmica que es dissipa en forma de calor. Per tant, la calor produïda és energia perduda i per tant una disminució de l'eficiència.

Per què la elctricidad es transmet per línies d'alta tensió?

Les línies elèctriques aèries transfereixen energia elèctrica dels productors d'electricitat als consumidors. Aquestes línies elèctriques tenen una resistència diferent de zero i, per tant, estan subjectes a l'efecte Joule, el que provoca pèrdues en la transmissió.

Per minimitzar les pèrdues de transmissió hi ha dues solucions:

  • Minimitzar la resistència dels conductors. La resistència de la línia es minimitza mitjançant l'ús de conductors de coure.

  • Augmentar la tensió per baixar la intensitat de corrent d'acord amb la llei d'Ohm. A l'abaixar la intensitat disminueix la quantitat d'electrons que circulen pel conductor i, per tant, es redueixen els xocs amb el conductor.

Autor:

Data de publicació: 14 de setembre de 2021
Última revisió: 14 de setembre de 2021