O efeito Joule, também chamado de lei de Joule, é a manifestação térmica da resistência elétrica.
Se a eletricidade circula em um condutor elétrico, uma parte da energia cinética dos elétrons é transformada em calor, elevando a temperatura do condutor.
O calor é gerado devido à colisão que os elétrons experimentam com as moléculas do material condutor por onde circulam.
A lei de Joule deve o seu nome ao físico inglês James Prescott Joule .
A primeira lei de Joule também é às vezes conhecida como lei de Joule-Lenz, porque mais tarde foi considerada independente por Heinrich Lenz.
Qual é a definição de efeito Joule?
A quantidade de energia térmica produzida por uma corrente elétrica é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente quando ela circula pelo condutor e à resistência que este condutor opõe à passagem da corrente.
Qual é a fórmula do efeito Joule?
A partir da definição anterior, a fórmula da lei de Joule pode ser expressa matematicamente da seguinte forma:
Q = I 2 R t
Onde:
-
Q = Energia térmica produzida pela corrente. No sistema internacional de medidas é expresso em joules (J)
-
I = Intensidade da corrente circulante expressa em amperes (A)
-
R = Resistência elétrica do condutor expressa em ohms.
-
t = Tempo, em segundos (s)
Exemplos da lei de Joule
-
Lâmpadas de filamento: O filamento é uma resistência que com a passagem da corrente se aquece até ficar incandescente. Como pode ser visto, a quantidade de calor emitida pela lâmpada é proporcional à resistência do filamento.
-
Eletrodomésticos que geram calor: Muitos eletrodomésticos contam com o efeito Joule para funcionar: fornos elétricos, torradeiras, aquecedores elétricos ... Em todos esses casos, pretende-se gerar energia térmica com a passagem da eletricidade por seus condutores. Esse calor que eles emitem é devido ao efeito Joule.
-
A eficiência dos motores elétricos depende da lei de Joule.
Qual é a desvantagem do efeito Joule?
A principal desvantagem do efeito joule é a perda de energia que se transforma em calor e o superaquecimento dos sistemas elétricos.
Na grande maioria das aplicações, o efeito Joule é indesejável. Por esse motivo, alguns dispositivos elétricos e eletrônicos precisam de dissipadores de calor para evitar o aquecimento excessivo dos diferentes componentes e / ou dispositivos.
Parte da energia elétrica fornecida é convertida em energia térmica que é dissipada na forma de calor. Portanto, o calor produzido é energia desperdiçada e, portanto, uma diminuição da eficiência.
Por que a eletricidade é transmitida por linhas de alta tensão?
As linhas de força aéreas transferem energia elétrica dos produtores de eletricidade para os consumidores. Essas linhas de transmissão têm resistência diferente de zero e, portanto, estão sujeitas ao efeito Joule, causando perdas de transmissão.
Para minimizar as perdas de transmissão, existem duas soluções:
-
Minimize a resistência dos condutores. A resistência da linha é minimizada com o uso de condutores de cobre.
-
Aumente a tensão para diminuir a intensidade da corrente de acordo com a lei de Ohm. Diminuir a intensidade diminui a quantidade de elétrons que circulam pelo condutor e, portanto, as colisões com o condutor são reduzidas.
