Efecto Joule

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 debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el físico británico James Prescott Joule.

El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuas colisiones con los núcleos.

“Una corriente eléctrica supone un desplazamiento de cargas a través de un conductor, y para que este desplazamiento se produzca es necesario vencer la fuerza de rozamiento que se opone a su desplazamiento y que como cualquier otra fuerza de rozamiento mecánico, supone la disipación de energía en forma de calor, es decir, cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, se disipa energía en forma de calor, y este hecho se conoce con el nombre de efecto joule”

500 temas de física – luis b. lopez Vasquez

Efecto Joule

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

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:

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 por la densidad de corriente :

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

En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras y las calefacciones eléctricas, y alguno saparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc., en los que el efecto útil buscado es, precisamente, el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo delos diferentes dispositivos. Experimentalmente se comprueba que todo conductor recorrido por una corriente eléctrica sufre un CALENTAMIENTO. Este fenómeno, conocido con el nombre de EFECTO JOULE, viene regulado por la ley del mismo nombre, cuyo enunciado es ; <<LA ENERGÍA ABSORBIDA POR UN CONDUCTOR AL SER RECORRIDO POR UNA CORRIENTE ELÉCTRICA SE TRANSFORMA ÍNTEGRAMENTE EN CALOR .>

-Elementos que forman un circuito- instalaciones eléctricas Antonio garcia pascual 13,14,15

En los siguientes apartados se analizan los distintos elementos que pueden encontrarse en un circuito tanto los activos que son los que aportan la energía eléctrica, como los pasivos que son los que la transportan y la reciben transformándola en otra forma de energía útil para la finalidad por la que se ha construido el circuito.

1.1 Elementos activosLos elementos activos son aquellos elementos capaces de activar o energizar los circuitos. Se llaman fuentes de energía.

Fuentes de tensión Fuentes de corriente Generadores de impulso Dinamos baterías y pilas Alternadores

Las fuentes no son más que los convertidores de energía ya que si son pilas o baterías convierten una energía química almacenada en energía eléctrica, las turbinas producen energía cinética para que los dinamos o alternadores la conviertan en eléctrica.

1.1.1 la red general de alimentación. La fuente principal que utilizamos nosotros en las instalaciones eléctricas es la red general de alimentación, y el punto donde generalmente conectamos es el cuadro de mando y protección, el cual está en la caja general de protección, donde llega la acometida de la red eléctrica general.Para un pequeño circuito simple interior de iluminación o de otro propósito, la fuente puede estar físicamente determinada por la base o toma de corriente, que alimentara el circuito en cuestión. Normalmente, en este circuito habrá otros elementos pasivos, que pueden ser un interruptor – como único dispositivo de mando – y la carga o receptor – por ejemplo, una lámpara-, además de los conductores convenientemente aislados.

1.2. Elementos pasivos

Los elementos capaces de transformar o transportar la energía eléctrica que reciben de los elementos activos, son los llamados elementos pasivos.

Son los siguientes:

conductoresSon aquellos elementos que oponen muy baja resistencia al paso de la corriente eléctrica y sirven básicamente para construir los circuitos poniendo en comunicación las fuentes de energía con los receptores consumidores de energía

aislantesSon elementos que contrariamente a los anteriores presentan una resistencia enormemente elevada al paso de la corriente. Sirven para impedir que la corriente que circula por los conductores se escape o derive hacia otras direcciones no deseadas, y evitan que partes accesibles puedan quedar sometidas a tensión.

ReceptoresSon los elementos que al recibir la energía eléctrica son capaces de transformarla en otro tipo de energía que es útil para nuestros fines,

Aparamenta Todos los demás elementos que encontramos en un circuito eléctrico reciben el nombre de aparamenta electrica

1.2.1 Cargas pasivas o receptores

Las cargas pasivas o receptores pueden, a su vez, clasificarse en los siguientes tipos:

ResistenciasSon aquellas en las que al aplicar la tensión alterna, voltaje y corriente varian simultáneamente, es decir están en fase. Como por ejemplo una plancha electrica, una estufa, un horno, etc.La potencia transformada en las resistencias se convierte totalmente en calor por efecto joule. En la mayoría de los caso se denominan perdidas, pero en el caso de una estufa u horno, estas pérdidas son potencia útil.

InductivasSon aquellas en las que existen un efecto de auto incandescencia, propio de las bobinas. La corriente alterna que circula por estas cargas retrasa una fracción de periodo siempre menor que 0,005s respecto al voltaje o tensión. Ejemplos de cargas inductivas serian tubos fluorescentes, electroimanes, bobinas, etc.

CapacitivasSon aquellas cargas que presentan el efecto contrario al inductivo es decir efecto capacitivo. La corriente alterna adelanta una fracción de periodo menor que 0.005s respecto al voltaje o tensión.

Motores Son aquellas cargas que además de representar una resistencia y normalmente también una inductancia, ofrecen una fuerza contra electromotriz que produce una conversión de potencia eléctrica en potencia mecánica, que en este caso es la llamada potencia útil. En estas condiciones, las potencias restantes que inevitablemente se producen por efecto Joule se llaman con toda propiedad perdidas