Efeito Joule

O efeito joule é resultado da ação da corrente elétrica passando em um resistor. Parte da energia elétrica é transformada em energia térmica. Um exemplo de efeito joule é o chuveiro.

Quando a energia elétrica se transforma em calor, ocorre um fenômeno físico chamado de efeito joule. Ele acontece quando um objeto é atravessado por uma corrente elétrica. Nesta matéria, você entenderá o que é efeito joule, qual sua fórmula, exemplos, riscos e muito mais.

O que é efeito joule?

Quando um objeto é atravessado por uma corrente elétrica, acontece o efeito joule. Esse fenômeno surge devido às sucessivas colisões dos elétrons livres dentro do corpo que está sendo submetido a uma corrente elétrica. Ou seja, a corrente elétrica faz com que os portadores de carga se excitem e se colidam. Isso acaba gerando aquecimento do material.

O nome é uma homenagem a James Prescott Joule (1818-1889). Um cientista que estudou, principalmente, a natureza do calor e entendeu sua relação com o trabalho mecânico. Além disso, Joule chegou à relação entre corrente elétrica e o aquecimento de um resistor, o que levou à primeira lei de Joule, ou efeito joule.

Fórmula do efeito joule

A fórmula do efeito joule também pode ser chamada de primeira lei de joule. Essa fórmula calcula a quantidade de calor dissipada em um resistor elétrico após um certo tempo sujeito a uma corrente elétrica contínua.

Em que:

  • Q: calor dissipado no resistor (J)
  • i: corrente elétrica que atravessa o resistor (A)
  • R: resistência elétrica (Ω)
  • t: tempo (s)

Em alguns casos, a quantidade de calor dissipada no resistor pode ser dada por calorias (cal). Dessa forma, lembre-se de usar a seguinte relação 1 cal = 4,2 J.

Exemplos do efeito joule

  • Chuveiro elétrico;
  • Forno elétrico;
  • Secador de cabelo;
  • Ferro de passar;
  • Chaleira elétrica.

Apesar de também aquecer os alimentos, o forno micro-ondas tem um funcionamento que não depende do efeito joule.

Riscos do efeito joule

O efeito joule pode trazer riscos à saúde e, também, aos circuitos elétricos. Por exemplo, quando as resistências elétricas estão enferrujadas, pode acontecer um superaquecimento do sistema e gerar um incêndio. Isso acontece porque a oxidação, instalações mal feitas, sujeira, entre outros fatores, podem fazer a resistência do circuito aumentar. Dessa forma, a temperatura subirá demais.

Vídeos sobre efeito joule

Agora, confira alguns vídeos que selecionamos para você aprofundar ainda mais seus conhecimentos sobre o efeito joule.

Corrente elétrica e efeito joule

Nesse vídeo, os professores da Universidade de São Paulo, Gil Marques e Claudio Furukawa fazem uma demonstração experimental de como a corrente elétrica e o efeito joule se relacionam.

Efeito Joule e o Chuveiro elétrico

Anteriormente, falamos que o chuveiro elétrico é uma aplicação do efeito joule. Nesse vídeo, o professor Douglas explica de maneira detalhada como funciona esse aparelho que é comum nas casas brasileiras.

O que é efeito joule?

De onde vem a fórmula do efeito joule? Entenda como é possível obter a fórmula da lei de Joule a partir da primeira Lei de Ohm.

O efeito joule é um dos efeitos decorrentes da ação da Corrente elétrica. Que tal estudar esse tema também?

Referências

YOUNG, Hugh D. Física III. São Paulo: Addison & Wesley. 2016.
MENEZES, Luiz Carlos de, HOSSUME, Yassuko et al. Leituras de Física: eletromagnetismo. São Paulo: Instituto de Física da USP. 1998.

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Efeito Joule. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/efeito-joule. Acesso em: 25 de November de 2020.

Exercícios resolvidos

1. [UECE]

Considere um resistor ligado a uma bateria dissipando calor por efeito joule. Pelo resistor são medidos 3μC/s de carga elétrica. Assim, a corrente elétrica pelo resistor é:
a) 3×106 A.
b) 3×10-6μA.
c) 3×106μA.
d) 3×10-6A.

A corrente elétrica é a quantidade de carga por unidade de tempo. Então, se a cada segundo passam 3μC pelo resistor. Então:

i = 3-6A

Resposta correta: A

2. [IFSP]

Dois dos principais efeitos causados pela passagem de uma corrente elétrica são:

I. Efeito térmico ou joule — uma corrente elétrica, pela sua passagem, provoca uma variação de temperatura num condutor.
II. Efeito magnético — toda corrente elétrica cria ao seu redor um campo magnético no espaço em torno de si. Isto pode ser verificado experimentalmente aproximando-se uma bússola de um condutor sendo percorrido por corrente elétrica: a agulha sofre deflexão.

Considerando um condutor metálico percorrido por uma corrente de intensidade 1 A, assinale a alternativa correta.

a) A corrente de intensidade 1 A corresponde a 2 coulomb (C) por segundo.
b) Em 12 s, a quantidade de carga que atravessará uma região do condutor será de 10C.
c) Esta corrente elétrica corresponde a um fluxo de 6,25 x 1018 elétrons por segundo, considerando a carga elementar igual a 1,6×10-19C.
d) A velocidade média dos elétrons que constituem a corrente é igual à velocidade da luz no vácuo.
e) O sentido convencional da corrente é igual ao movimento dos elétrons livres dentro do condutor.

A partir da definição de corrente (carga dividida pelo tempo), encontramos que, em 1 s passou 1 C pelo condutor metálico. Assim:

Q = 1C.

Além disso, sabemos que

Q = n e

Substituindo os valores, teremos:
1 = 1,6×10-19*n

Então,

n = 6,25 x 1018 elétrons.

Resposta correta: C

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