O que é Efeito Joule? Fórmula e experimento

O que é corrente elétrica?
abril 28, 2008
Como funciona a panela de pressão?
maio 4, 2008

O que é Efeito Joule? Fórmula e experimento

O Efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica na passagem da corrente elétrica por um condutor. Quer saber mais? Então, vamos lá!

Definição do Efeito Joule

Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica. Este fenômeno é conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889).

Esse fenômeno ocorre devido o encontro dos elétrons da corrente elétrica com as partículas do condutor. Os elétrons sofrem colisões com átomos do condutor, parte da energia cinética (energia de movimento) do elétron é transferida para o átomo aumentando seu estado de agitação, consequentemente sua temperatura. Assim, a energia elétrica é transformada em energia térmica (calor).

Clique aqui para inscrever-se e assistir às aulas de física ao vivo.

Efeito Joule – Exemplos

A descoberta da relação entre eletricidade e calor trouxe ao homem vários benefícios. Muitos aparelhos que utilizamos no nosso dia-a-dia têm seus funcionamentos baseados no Efeito Joule, alguns exemplos são:

Lâmpada: um filamento de tungstênio no interior da lâmpada é aquecido com a passagem da corrente elétrica tornando-se incandescente, emitindo luz.

Chuveiro: um resistor aquece por Efeito Joule a água que o envolve.

São vários os aparelhos que possuem resistores e trabalham por Efeito Joule, como por exemplo, o secador de cabelo, o ferro elétrico e a torradeira.

Outra aplicação que utiliza esta teoria é a proteção de circuitos elétricos por fusíveis. Os fusíveis são dispositivos que têm com objetivo proteger circuitos elétricos de possíveis incêndios, explosões e outros acidentes. O fusível é percorrido pela corrente elétrica do circuito. Caso esta corrente tenha uma intensidade muito alta, a ponto de danificar o circuito, o calor gerado por ela derrete o filamento do fusível interrompendo o fornecimento de energia, protegendo o circuito.

Experimento sobre Efeito Joule

Pode-se fazer uma simples demonstração do Efeito Joule utilizando para isto, três pilhas grandes, um pouco de palha de aço e dois fios flexíveis.

Coloque as três pilhas em série e conecte uma extremidade de cada fio nas extremidades da série de pilhas. Coloque a palha de aço em um local onde não possa ocorrer a propagação de chamas (em algum piso não inflamável). Encoste as duas extremidades dos fios na palha de aço, fechando o circuito e estabelecendo a passagem da corrente elétrica. Esta corrente elétrica aquece os fios de palha por Efeito Joule e, por serem muito finos, tornam-se incandescentes e pegam fogo.

Enunciado da Lei de Joule

A energia elétrica dissipada num resistor, num dado intervalo de tempo ∆t, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade de corrente elétrica que o percorre.

Para entender a equação da lei de Joule é necessário saber outros conceitos, sendo assim, não abordaremos esta equação neste momento.

Caso você já conheça os conceitos básicos da eletrodinâmica leia nosso texto sobre a lei de Joule.

Demonstrando a fórmula da Lei de Joule

Agora que entendendo estes conceitos acima podemos falar da lei de Joule.

Como vimos, o resistor transforma a energia elétrica em energia térmica, ou seja, a potência elétrica consumida por um resistor é dissipada. Essa potência é dada por P = U . i

Pela lei de Ohm (U=R.i), tem-se P = (R.i) . i

logo: P = R.i2

A energia elétrica transformada em energia térmica ao fim de um intervalo de tempo ∆t é dada por:

Eel = P . ∆t

Agora, substituindo a potencia por R.i2 temos a equação que representa a lei de Joule

Eel = R . i2 . ∆t

Agora, mais uma bela ilustração do amigo Tainan Rocha (@tainanilustra) com um exemplo do Efeito Joule:

O resistor

O resistor é um dispositivo cujas principais funções são: dificultar a passagem da corrente elétrica e transformar energia elétrica em energia térmica por Efeito Joule. Entendemos a dificuldade que o resistor apresenta à passagem da corrente elétrica como sendo resistência elétrica. O material mais comum na fabricação do resistor é o carbono.

Representação gráfica do resistor:

Exercício resolvido sobre o Efeito Joule

Agora que você já leu o conteúdo pode se arriscar resolvendo um exercício do ENEM e ao final conferir sua resposta.

Exercício do ENEM

Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela abaixo fossem utilizados diariamente da mesma forma. A tabela fornece a potência e o tempo efetivo de uso diário de cada aparelho doméstico.

Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1KWh é de R$0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa, é de aproximadamente:

a) R$135
b) R$165
c) R$190
d) R$210
e) R$230

Para ver a resolução deste exercício clique no seguinte título -> Resposta exercício Efeito Joule

34 Comments

  1. Anônimo disse:

    muito boa a materia… excelente!!!! PARABENS!!!!!!

  2. Blog Socialismo e Radioamadorismo, não combinam! disse:

    OlÁ! Muito bom este site! tenho visto por aí, em embalagens de alimentos, a utilização de Kcal e Kj (Joule). Acredito ser errada a atribuição do Joule como unidade de medida ou referencia no caso da queima de carboidratos, durante o processo de consumo alimentar! Estou certo?
    ABS
    COLOSSI – Guaiba – RS

  3. Anônimo disse:

    grande explicação
    precisava entender o efeito joule de maneira simples e rápida

    valeu

  4. oi. disse:

    Gostei bastante da explicação! Eu estou fazendo curso técnico de mecânica e a primeira matéria de soldagem foi essa, o professor comentou vagamente conosco e pediu uma breve pesquisa! Agora estou com bem menos dúvida! O Blog tá muito bom!

  5. Unknown disse:

    Olá, meu nome é Cosme.
    Gostei desse saite.
    Estou inciando no curso de elétrica e gostaria de algumas dicas se possivel, quem puder me ajudar.
    Gostaria de umas dicas para utilização do MULTIMETRO digital e analogico e suas funções.
    Agradeço e aguardo a vossa ajuda.

  6. Anônimo disse:

    Otimo o blog, usei a experiencia em uma das minhas minha aulas…rsrs…

    Abraço!

  7. LIAH KAREN disse:

    Essa matéria está excelente,pois nos trás informações bem esclarecidas!adorei,confesso que agora entendi de verdade…"show de matéria".

  8. geórgia gennifer disse:

    adorei essa materia as pessoas fazem um bicho de sete cabessas física mais este site a torna a melhor de todas elas…

  9. Claudiene disse:

    Nossa as explicaões são bem claras a gente consegue entender tudo de maneira fácil e rápida.O conteúdo é de fácil absorção e me ajudou muito.Obrigada!

  10. Claudiene disse:

    Obrigada isso me ajudou muito no meu trabalho de física sem contar que aprende bastante, pois as explicações são simples e claras.
    Valeu!!!

  11. Priscila disse:

    adorei o site, nossa parabéns é tão bom fica lendo tudo que tem aqui.

  12. Camila Paiva disse:

    muito obrigada, vocês me ajudaram bastante!

  13. Unknown disse:

    Esse site me exclareceu muitas dúvidas, um resumo super bem explicado!

  14. Guh Guih disse:

    Muito bom mesmo esse site. Parabéns ao autor do blog. Show de bola 😀
    Eu só queria apenas sugerir alguns temas a serem abordados como a dinâmica, eu adoraria ver vário e longos diálogos sobre força, massa, peso, exercícios…..enmfim, tudo mesmo.
    Valeeww
    Obrigado

  15. Guigu Vieira disse:

    A veleu ajufou muito no vidio que eu vou fazer para a minha professora de conclusão de Bimestre

  16. Alezinhah disse:

    Esse Blog é ótimo! Gostei muito! Parabéns pelo site!

  17. Su disse:

    ooi =D

    mto bom o site, me ajudou a explicar um experimento (bom brill)!

    heheh, obrigada!

    bjos

  18. Lara disse:

    Nossa! Muito bom.. parabéns pelo site e obrigada pelo conteúdo tão claro…

  19. nilson disse:

    Gostei muito do site,parabéns…

  20. Sub-Dark disse:

    Muito boa explicaçao

  21. Jorge Ramalho disse:

    Boas! Eu precisava de saber qual o tipo de fio que mais aquece, preciso para uma experiência em que quero incendiar algo muito inflamavel com uma ou duas pilhas AAA.
    Obrigado!

  22. Jorge Ramalho disse:

    Boas! Eu precisava de saber qual o tipo de fio que mais aquece, preciso para uma experiência em que quero incendiar algo muito inflamavel com uma ou duas pilhas AAA.
    Obrigado!

  23. Anônimo disse:

    Olá,
    Tenho um forno elétrico que estava assando a massa de uma pizza (na temperatura máxima). Quando eu abri o forno para pegar a massa veio uma bola de fogo na minha cara. Tenho toda certeza que não houve vazamento de gás. QUe outro meio poderia ter originado o fogo?
    Obrigada.

  24. Anônimo disse:

    Olá,
    Tenho um forno elétrico que estava assando a massa de uma pizza (na temperatura máxima). Quando eu abri o forno para pegar a massa veio uma bola de fogo na minha cara. Tenho toda certeza que não houve vazamento de gás. QUe outro meio poderia ter originado o fogo?

    Agradeço se me responder pelo email. cpalacio_fono[at]yahoo.com.br

    Obrigada.

  25. Anônimo disse:

    Ótima explicação! Fiquei encantada com o quanto o efeito Joule ajudou às grandes descobertas, graças a física. Parabéns!

  26. Unknown disse:

    muito bom nota 10,00

  27. Unknown disse:

    Muito boa a explicação. Bem didática.

  28. Unknown disse:

    Gostei muito do conteúdo por ser simples e claro.

  29. Unknown disse:

    Gostei muito do conteúdo…
    É simples, claro e conciso.

  30. Unknown disse:

    A equação I²t, representa a Energia (em Joules) fluindo de um arco elétrico, correto?

  31. 나나알바 disse:

    Thank you very much for seeing 밤알바 information.
    Thank you very much for seeing 밤알바 information.

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *