LEY DE JOULE 

Físico británico. Uno de los más notables físicos de su época, es conocido sobre todo por su investigación en electricidad y termodinámica. En el transcurso de sus investigaciones sobre el calor desprendido en un circuito eléctrico, formuló la ley actualmente conocida como ley de Joule que establece que la cantidad de calor producida en un conductor por el paso de una corriente eléctrica cada segundo, es proporcional a la resistencia del conductor y al cuadrado de la intensidad de corriente. Joule verificó experimentalmente la ley de la conservación de energía en su estudio de la conversión de energía mecánica en energía térmica.

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.

 

El calor producido por la corriente eléctrica que fluye través de un conductor es una medida del trabajo hecho por la corriente venciendo la resistencia del conductor; la energía requerida para este trabajo es suministrada por una fuente, mientras más calor produzca mayor será el trabajo hecho por la corriente y por consiguiente mayor será la energía suministrada por la fuente; entonces, determinando cuanto calor se produce se puede determinar cuanta energía suministra la fuente y viceversa.

 

El calor generado por este efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que:

 

 “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”.

SIMULACIONES SOBRE LA LEY DE JOULE
 
Aqui se encuentran simulaciones que ayudan a comprender de una mejor manera lo anteriormente expuesto en la sección de fundamentos teóricos.
 
EFECTO JOULE
 

FORMULA:

Q = 0.24/^Rt

P =  V^ /R

P = I^ R 

EJEMPLOS: 

1.- Obtener la potencia eléctrica de un tostador de pan cuya resistencia es de 40 Ω y por ella circula una corriente de 3 amperes.

Datos  Fórmula

P = ?  P = I2R.

R = 40 Ω

I = 3 A

Sustitución y resultado:

P = (3 A)2 x 40 Ω = 360 Watts.

2.- Calcular el costo del consumo de energía eléctrica de un foco de 60 watts que dura encendido una hora con quince minutos. El costo de 1 kW-h considérese de $0.4

Datos:

Costo de la energía  T = Pt

Eléctrica consumida= ?

P = 60 W = 0.06 kW.

t = 1 h 15 min = 1.25 h

1 kW-h = $0.4

Sustitución y resultado:

T = 0.06 kW x 1.25 h = 0.075 kW-h

Costo de la energía:

0.075 kW-h x $0.4  = $ 0.03

                  1 kW-h