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.
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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.
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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:
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- 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.
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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.
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).
Tanaka, Hugo Shigueo. Efeito Joule. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/efeito-joule. Acesso em: 19 de April de 2024.
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