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).

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

Será que você está estudando da maneira certa?

Nem todo mundo sabe estudar, é claro que saber estudar é algo um pouco subjetivo. Não vou entrar no mérito da pedagogia para não levantar grandes discussões. O certo é que cada um de nós aprende de uma maneira diferente e cada um tem suas preferências na hora de estudar. Só que tem alguns hábitos e comportamentos que podem ajudar a aprender mais, se organizar nos estudos, conseguir mais atenção, foco e isso vai aumentar o poder de concentração atenção, aumentando assim a possibilidade de aprender mais conteúdos.

Infelizmente alguns alunos acreditam que estudar é apenas assistir aula, ler um conteúdo e fazer exercícios. E o erro de muitos professores da educação básica é não ajudar esses alunos a encontrarem os melhores caminhos para aprenderem mais. Depois de anos na escola muitos alunos ainda não sabem estudar. As vezes chega na faculdade por um vestibular privado e continua com as mesmas dificuldades. E todos sabem que QUEM NÃO SABE ESTUDAR NÃO É APROVADO.

Para ajudar os alunos a aprenderem a estudar, se prepararem para suas provas da escola, para o vestibular e principalmente para a prova do ENEM, eu elaborei um método de estudos, um passo a passo de como estudar para uma prova. Usando as melhores técnicas de estudos, com a ajuda de conteúdos da neurociência, podemos ter mais foco, organização, motivação e memorização durante os estudos. Quer saber como funciona? Clique aqui nesse link e saiba mais sobre o método Efeito Joule.

34 respostas

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

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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!

  5. 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!

  6. 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

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

  8. 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!

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

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

  11. 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.

  12. 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!

  13. 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

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