Ley de Joule

LEY DE JOULE

Concepto La ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra. Al circular una corriente eléctrica a través de un conductor el movimiento de los electrones dentro del mismo produce choques con los átomos del conductor cuando adquieren velocidad constante, lo que hace que parte de la energía cinética de los electrones se convierta en calor, con un consiguiente aumento en la temperatura del conductor. Mientras más corriente fluya mayor será el aumento de la energía térmica del conductor y por consiguiente mayor será el calor liberado. A este fenómeno se le conoce como efecto joule.

Formula El generado por este efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que: • calor    “La cantidad de calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente”. Expresado como fórmula tenemos:

Donde: W = Cantidad de calor, en Joules I = Intensidad de la corriente, en Amperes R = Resistencia eléctrica, en Ohms T = Tiempo de duración que fluye la corriente, en segundos

Equivalencia •La  anterior

formula equivale a la ecuación para la energía eléctrica, ya que la causa del efecto joule es precisamente una pérdida de energía manifestada en forma de calor. Normalmente cuando el trabajo eléctrico se manifiesta en forma de calor se suele usar la caloría como unidad. El número de calorías es fácil de calcular sabiendo que: 1 joule = 0,24 calorías (equivalente calorífico del trabajo) 1 caloría = 4,18 Joules (equivalente mecánico del calor) Por lo que la ley de joule queda expresada como:

Aplicabilidad El calentamiento de los conductores es un fenómeno muy importante por sus múltiples aplicaciones como alumbrado eléctrico, la construcción de aparatos electrodomésticos, tales como planchas, hervidores, hornos, calentadores de ambiente y de agua, secadores, rizadores, etc. Así mismo permite el funcionamiento de aparatos industriales, como aparatos de soldadura, hornos eléctricos para la fundición y metalurgia y soldadores de punto.

Ejercicios de repaso Ejercicio 1: Calcular el calor producido por una corriente de 2A sobre una resistencia de 150 W, durante 7 segundos. Datos: J = ? I = 2A R = 150W t = 7 s Operación: J = I2*R*t J = (22)(150)(7) = (4)(150)(7) = 4200 J Respuesta: Se producen 4200 Joules de calor.

Ejercicios de repaso Ejercicio 2: Calcular la corriente que circula por un circuito, si sabemos que sobre una resistencia de 80 W, durante 3 segundos se producen 1500 J. Datos: J = 1500J I = ?

R = 80W

t=3s

Operación: I = √(J)/(R*t) I = √(1500)/(80*3) = √(1500)/(240) = √6.25 = 2.5 A Respuesta: La Corriente del Circuito es de 2.5 Amperes.

Ejercicios de repaso Ejercicio 3: Por una resistencia de 30 W de una plancha eléctrica circula una corriente de 4 A. ¿Que cantidad de calor produce en 5 minutos? Datos: R =30 W

I = 4 A t = 5 min = 300 s Q = ?

Operación: Q = 0.24*I2*R*t Q = 0.24(4 A) 2(30 W)(300 s) = 34560 Calorías Respuesta: En 5 minutos produce 34560 calorías.

Bibliografía •

Villagómez, Salazar, Moncayo, Allauca, Caba. Fundamentos teóricos sobre la ley de joule y sus aplicaciones. URL del artículo: http://teoriaelectromagneticaleydejoule.blogspot.com.co/

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Redacción Ejemplode.com. Ejemplo de Ley de Joule. URL del artículo: http://www.ejemplode.com/37-fisica/4218-ejemplo_de_ley_de_joule.html