Efecto Joule

El efecto Joule es un término comúnmente usados para referirse a cualquiera de los diferentes efectos físicos descubiertos o caracterizados por el físico inglés James Prescott Joule. Estos efectos físicos no son los mismos, pero todos se mencionan ocasionalmente en la literatura como "efecto Joule" o "ley Joule". Estos efectos físicos incluyen: la primera ley de Joule, una ley física que expresa la relación entre el calor generado y corriente que fluye a través de un conductor. La segunda ley de Joule que declara que la energía interna de un gas ideal es independiente de su volumen y presión, dependiendo solo de su temperatura.

• Unidad: Julios
• Símbolo: E
• Formula: E = R · I² · t

¿Qué es el efecto Joule?

Es el efecto que se da cuando en un conductor donde circula electricidad, parte de la energía cinética que tienen los electrones se transforma en calor por el choque de los electrones con las moléculas del conductor.

En qué consiste el efecto Joule

El efecto Joule fue descubierto por James Prescott Joule y es también conocido con el nombre de calentamiento resistivo u óhmico, el cuál describe el proceso en el cual la energía que posee una corriente eléctrica se puede transformar en calor conforme fluye por medio de una resistencia.

En particular, cuando la corriente eléctrica fluye a través de un sólido o líquido con conductividad finita, la energía eléctrica se convierte en calor a través de pérdidas resistivas en el material. El calor se genera en la micro escala cuando los electrones de conducción transfieren energía a los átomos del conductor por medio de colisiones.

La transferencia de la energía se realiza a nivel de las moléculas: la interacción de la corriente de electrones con los iones o con los átomos de la parte del conductor de la energía permanece en este último. El efecto térmico lo obtienen los cables con el movimiento más rápido de las partículas conductoras y su energía interna aumenta y se transforma en calor.

Explicación del efecto Joule

Para lograr entender cómo funciona el efecto Joule, debemos empezar explicando qué es el calor. El calor es el desprendimiento de energía por parte de un sistema que se origina como una consecuencia del movimiento y de las partículas que lo componen.

El efecto Joule ocurre cuando se da el desprendimiento de calor estimulado por el movimiento de los electrones, o lo que conocemos normalmente, la corriente eléctrica por un material determinado. Además, el efecto joule va a depender de varios aspectos, los cuales son:

• La intensidad de corriente: se refiere al número de electrones por unidad de tiempo. Cuanto menor sea la resistencia y mayor sea la diferencia de potencial, habrá más cantidad de electrones en movimiento en una unidad de tiempo.
  La resistencia: es la oposición de un elemento al paso de los electrones por el mismo. Cuanto mayor sea la resistencia, mayor será el número de obstáculos que se presenten en el camino del electrón.
• La diferencia de potencial o voltaje: los átomos son los encargados de atraer a los electrones del polo positivo al negativo, generando movimiento.
• Tiempo: entre mayor tiempo transcurra la cantidad de calor que ha sido generada aumenta y por eta razón también influye.
• Potencia: se refiere a la influencia de la resistencia, la intensidad y la diferencia de potencial de un circuito.

Fórmula

En la ley de Joule o efecto Joule, la energía térmica se representa por medio de la letra E (en Joules o Julios) y esta energía térmica es disipada por un conductor eléctrico de resistencia, el cual es representada por la letra R (ohm) y que es atravesado por una corriente de intensidad I (medida en amperios) durante un tiempo t. Esta explicación se puede representar por medio de la siguiente fórmula:

E = R · I² · t

La energía térmica o en otras palabras el calor, representado por la letra E va a depender de 3 diferentes factores que son los siguientes:

• La intensidad I de la corriente (el cual es considerado como el factor más importante ya que está al cuadrado).
• El tiempo t durante el cual fluye la corriente.
• Resistencia R del conductor.

Aplicaciones del efecto Joule

En la vida práctica, el efecto joule es aplicado en los diferentes artefactos eléctricos que utilizamos por lo general en nuestros hogares con calentadores eléctricos que aprovechan aprovechan este efecto calorífico. También se aplica este principio a la lámpara incandescente la cual funciona cuando el filamento elevado a muy alta temperatura emite luz.

También se puede aplicar a los secadores de pelo por ejemplo, ya que estos disponen en su interior de una serie de resistencias que se van calentando poco a poco mientras se da el paso de la corriente eléctrica, haciendo que el aire que logra salir de ellos sea caliente.

Ejemplos

Algunos ejemplos del efecto joule los podemos encontrar en:

Una bombilla ordinaria.

• Dispositivos de calefacción.
• Fusible en el apartamento.
• Calentadores de las cocinas eléctricas.
• El arco que es usado para la soldadura de estructuras de metal.