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Lei de Joule (também conhecida como efeito Joule) é uma lei física que expressa a relação entre o calor gerado e a corrente elétrica que percorre um condutor em determinado tempo. O nome é devido a James Prescott Joule (1818-1889) que estudou o fenômeno em 1840.

DefiniçãoEditar

Ela pode ser expressa por:

Q = I^2 \cdot R  \cdot t

onde:

Se a corrente não for constante em relação ao tempo:

 Q = R \int_{t_1}^{t_2} i^2 dt \,

TermodinâmicaEditar

Quando uma corrente eléctrica atravessa um material condutor, há produção de calor. Essa produção de calor é devida ao trabalho realizado para transportar as cargas através do material em determinado tempo.

Unidade jouleEditar

A lei de Joule está relacionada com a definição de joule onde:

  • Um joule é o trabalho realizado para transportar um coulomb (unidade de medida da carga elétrica) de um ponto para outro, estando os dois pontos a uma diferença de potencial de um volt (unidade de medida da diferença de potencial).
W = Qq \cdot U

onde:

  • W é o trabalho eléctrico (em joule).
  • Q é a carga (em coulomb).
  • U é a diferença de potencial (em volt).

Teoria cinéticaEditar

A nível molecular o aquecimento acontece por causa da colisão dos elétrons com os átomos do condutor, em que momento é transferido ao átomo, aumentando a sua energia cinética (ver calor).

Potência dissipadaEditar

Nos resistores elétricos pode-se calcular a potência dissipada utilizando a lei de Joule:

P = Q/t = I^2 \cdot R

AplicaçõesEditar

  • Diferentes tensões no transporte da energia elétrica

É, principalmente, por causa do efeito Joule que a energia elétrica é transportada em longas distâncias em tensões mais altas (geralmente 13.200 V) e também a tensão das zonas rurais é 220V e nas urbanas 110V. A maior tensão permite que a corrente seja menor (para uma mesma potência , P = U \cdot I ) e assim menos energia desperdiçada no efeito Joule (o outro motivo é o uso de cabos mais finos em secção reta com a economia do material condutor e estrutura de sustentação).

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