joule

Colegio San Carlos
Dto. Física/Gullizam

Guía Potencia Eléctrica

Objetivos: Aplicar ley de Ohm y Joule a diversas transferencias energéticas a partir de la energía eléctrica
Antecedentes teóricos: Calor, Electricidad, Ley de Ohm y Ley de Joule
►Conceptos
ΔV es la diferencia de potencial que provee la pila, o batería, o fuente que suministra la
energía para que las cargas viajen por el circuito.i es la corriente, que por convención se la
representa saliendo del polo positivo de la pila y regresando (sin modificación alguna) al
polo negativo. En ninguna parte del circuito se crean ni se destruyen cargas, de modo que
todo lo que sale por el polo positivo vuelve a entrar por el negativo. R es la resistencia del
circuito; el resto de las partes (pila y cables) se considera que tienenresistencia nula. Entre
estas tres magnitudes se verifica la Ley de Ohm:

El trabajo realizado (Energía) para obtener un ΔV en los extremos del circuito, se transfiere a las cargas para mantenerlas en
movimiento y para permitirles cruzar la resistencia R. Es allí, en R donde parte de la mencionada energía se “disipa” en forma de
Calor. Si consideramos el tiempo en que se disipa la energía, obtenemos laPotencia disipada. Este fenómeno se conoce como
“Efecto Joule”
Cómo se transfiere el calor generado en la Resistencia:
Para evitar que se funda la resistencia, hay que transferir el calor generado por efecto Joule. Para mejorar esa transmisión
térmica, en general los calefactores tienen mayor área o superficie de contacto con el medio que les rodea. Dependiendo de la
aplicación, el calor setransfiere en una o más de las 3 formas posibles:
(1) Por conducción (hervidores, planchas, desempañadores, etc.)
(2) Por convección (secadores de pelo, calentadores de aire, etc.)
(3) Por radiación (tostadores, estufas de cuarzo, etc.)
Como la corriente eléctrica genera calor en el seno del conductor, y como la resistencia de un metal aumenta con la temperatura,
la resistencia de un calefactor aumenta amedida que éste se calienta. Por otro lado, a mayor temperatura, el conductor transferirá
más calor hacia el medio que le rodea. Pero si las pérdidas de calor al ambiente son menores que los watt generados por efecto
Joule, la temperatura seguirá aumentando y el conductor puede llegar a fundirse. Por lo tanto, en el diseño de calefactores (que
trabajan entre unos 50 y 1150°C aproximadamente), esimportante calcular bien el equilibrio térmico en el filamento, que el
control de temperatura funcione bien, y considerar materiales que no sean tan buenos conductores, que no se fundan ni oxiden ni
fracturen a la temperatura y atmósfera de trabajo, y cuya resistividad cambie muy poco con la temperatura.
Entre las aplicaciones más conocidas del efecto Joule se tienen los elementos de las estufaspara calentar el ambiente, los
filamentos de los secadores para el pelo, las resistencias de las planchas para la ropa, los resistores de las cocinas, las resistencias
de tostadores y hornos industriales, los calentadores en los hervidores de agua y fermentadores, los alambres para evitar el
congelamiento en refrigeradores y el empañamiento en vidrios de las ventanas traseras de automóviles, loscalefactores en
peceras e invernaderos, y muchísimas aplicaciones más.

► Ecuaciones
Ecuación

Unidad de Medida

P V I

Watts

P  R I2
.V 2
P
R
V
I
R
E
P
t
E  Pt

Watts
Watts

I: Amp; V: Volts; R: Ω

Watts 
Kwh

Joules
seg

Descripción
Potencia eléctrica disipada en una resistencia debido a una diferencia de potencial
V que permite la circulación de una intensidad de corriente I
Potenciaeléctrica disipada en una resistencia R por la cual cruza una corriente I
Potencia eléctrica disipada en una resistencia R sometida a una diferencia de
potencial V
Ley de Ohm: Intensidad de corriente en función del voltaje que se establece en los
extremos del circuito y la resistencia correspondiente
Potencia en general, es el cuociente entre la energía (joules)desarrollada en un
intervalo de...