Efecto Joule

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Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor[1] [2] debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuas colisiones con los núcleos atómicos y como consecuencia una pérdida de energía cinética y un aumento de la temperatura en el propio cable.

El nombre es en honor a su descubridor, el físico británico James Prescott Joule.

Historia[editar]

El calentamiento resistivo fue estudiado primero por James Prescott Joule en 1841 e, independientemente, por Heinrich Lenz en 1842.[3] Joule sumergió un trozo de alambre en una masa fija de agua y midió el aumento de temperatura causada por el paso de una corriente conocida que fluyó a través del alambre durante un período de 30 minutos. Mediante la variación de la corriente y la longitud del alambre dedujo que el calor producido era proporcional al cuadrado de la corriente multiplicada por la resistencia eléctrica del alambre.

Efecto Joule[editar]

Este efecto es utilizado para calcular la energía disipada en un conductor atravesado por una corriente eléctrica de la siguiente manera:


   \left .
   \begin{array}{l}
      P = V \cdot I \\
      E = P \cdot t
   \end{array}
   \right \}
   \; \longrightarrow \quad
   E = V \cdot I \cdot t

La potencia P disipada en un conductor es igual a la diferencia de potencial V a la que está sometido multiplicada por la intensidad de corriente I que lo atraviesa. La energía desarrollada E es el producto de la potencia P por el tiempo t transcurrido, luego la energía E es el producto de la tensión V por la intensidad I y por el tiempo t.

Si a esta expresión añadimos la Ley de Ohm tendremos:


   \left .
   \begin{array}{l}
      E = V \cdot I \cdot t \\
      I = \cfrac{V}{R}
   \end{array}
   \right \}
   \; \longrightarrow \quad
   \left \{
   \begin{array}{l}
      E = I^2 \cdot R \cdot t \\
      E = \cfrac{V^2}{R} \cdot t
   \end{array}
   \right .

La energía desarrollada es igual al cuadrado de la intensidad por la resistencia y por el tiempo, o lo que es lo mismo, el cuadrado de la tensión dividido por la resistencia y por el tiempo.

Microscópicamente el efecto Joule se calcula a través de la integral de volumen del campo eléctrico \vec{E} por la densidad de corriente \vec{J}:

 P = \int\!\!\!\int\!\!\!\int_V \vec{J}\cdot \vec{E} dV \,

La resistencia es el componente que transforma la energía eléctrica en calor, (por ejemplo un hornillo eléctrico, una estufa eléctrica, una plancha, etc.).

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]

Referencias[editar]

  1. Santamaría, Germán (2009). «1». Electrotecnia. EDITEX, S.A. p. 31. ISBN 9788497715362. 
  2. Fouille, André (1979). «8». Compendio de Electrotécnia. MARCOMBO, S.A. p. 80. ISBN 9788426703606. 
  3. Джоуля — Ленца закон. Большая советская энциклопедия, 3-е изд., гл. ред. А. М. Прохоров. Москва: Советская энциклопедия, 1972. Т. 8 (A. M. Prokhorov, ed. (1972). «Joule–Lenz law». Great Soviet Encyclopedia (en ruso) 8. Moscú: Soviet Encyclopedia. )