Matéria: Física
Autor: xmarystyles
Perguntado 6 anos atrás

de que forma o efeito de Joule está relacionado ao gasto de energia elétrica?

Respostas

respondido por: shirone

Introdução:

O efeito Joule acontece quando uma corrente elétrica é estabelecida em algum material. Em poucas palavras, trata-se de um fenômeno no qual energia térmica é dissipada.

Vamos entender um pouco melhor esse fenômeno físico, explicando da maneira mais simples possível.

Em seguida, seremos capazes de responder ao exercício proposto.

O que é “Joule”?

Joule é uma unidade de medida.

Um Joule (1 J) corresponde à quantidade de energia necessária para mover um Coulomb (1 C) entre dois pontos considerados (partindo de um ponto e chegando em outro) quando há uma diferença de potencial de um Volt (1 V) entre esses dois pontos.

Como calcular essa energia?

Em linguagem matemática apropriada ao Ensino Médio, podemos escrever:

$\boxed{E = q.{\Delta}V}$

onde:

==> E = quantidade de energia

==> q = módulo da carga elétrica

==> ΔV = diferença de potencial entre os dois pontos

O que é o efeito Joule?

Quando há a passagem de corrente elétrica (movimentação ordenada de elétrons) em um material, os elétrons eventualmente colidem com a rede cristalina do material e, dessa forma, parte da energia deles (dos elétrons) é transferida para os átomos do material.

Por conta dessa energia, o grau de agitação dos átomos do material aumenta. Logo, a temperatura do material também aumenta.

Parte dessa energia é transferida para o meio externo em forma de calor.

==> Esse aumento de temperatura que ocorre nessas condições é o Efeito Joule.

Simplificando:

O Efeito Joule é quando o grau da agitação das moléculas (e, como consequência, a temperatura) de um determinado material aumenta durante a passagem de uma corrente elétrica.

Utilidade do Efeito Joule:

Pode ser empregado em aquecedores, fornos elétricos, ferros de passar roupas ou em alguns outros aparelhos que transformam energia elétrica em energia térmica, por exemplo.

(não esqueça que essa transformação energética ocorre devido ao Efeito Joule).

Resposta:

Haja vista as informações apresentadas anteriormente, podemos responder. Ademais, vamos aprender mais algumas coisinhas.

Qual é a conexão entre o Efeito Joule e o gasto de energia elétrica?

O Efeito Joule possui conexão com uma energia térmica dissipada. Como essa energia térmica provém de uma energia elétrica, essa é a conexão com o gasto de energia.

Como calcular a energia consumida por conta do Efeito Joule?

$\boxed{E = P.{\Delta}t}$

onde:

==> E = quantidade de energia consumida

==> P = potência dissipada

==> Δt = intervalo de tempo em que a corrente passou pelo material

(tempo final – tempo inicial)

Como calcular a potência dissipada?

$\boxed{P = R.i^{2}}$

onde:

==> P = potência dissipada

==> R = resistência elétrica

==> i = corrente elétrica

Conclusão:

Unindo as duas equações, isto é, substituindo o “P” da primeira equação pelo significado atribuído ao “P” na segunda equação, temos:

$\boxed{E = R.i^{2}.{\Delta}t}$

(conhecida como Lei de Joule)

(É comum chamar esse “E” de “Q” quando tratamos de energia térmica)

Consideração final:

Como exemplo, fios metálicos são ótimos para conduzir energia.

Afinal, possuem uma baixa resistência à passagem (fluxo) de corrente elétrica. Logo, não há tantas perdas energéticas em função do transporte de cargas (Efeito Joule).

Espero ter ajudado. :)