LEY DE JOULE EJERCICIOS RESUELTOS PDF
EFECTO JOULE
Se denomina así a la producción de calor cuando una intensidad de corriente atraviesa un conductor.
¿LA RESISTENCIA ELÉCTRICA SE CALIENTA?
Todos hemos visto que cuando instalamos una lámpara a los bornes de una batería, la lámpara gradualmente se va calentando.
En una resistencia la energía eléctrica se transforma en calor, este fenómeno es llamado efecto Joule.
Otros aparatos como los calefactores, estufas, tostadores y secadores de cabello eléctrico funcionan bajo este principio.
En los motores eléctricos; la energía eléctrica se transforma en energía mecánica y en calor.
ENERGÍA (Calor) DISIPADA EN UNA RESISTENCIA
Cuando una carga eléctrica cruza una resistencia, realiza trabajo y pierde energía, esta pérdida de energía se va al medio ambiente en forma de calor.
El trabajo de la carga o energía disipada al medio ambiente en forma de calor se halla multiplicando el voltaje por la carga de tránsito.
EFECTO JOULE LENZ
Si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor (Q) debido al choque que sufren con las moléculas del conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.
Este efecto es conocido como efecto Joule en honor a su descubridor el físico británico James Prescott Joule, que lo estudió en la década de 1860.
LEY DE JOULE
El efecto Joule nos dice que la energía consumida por una resistencia se transforma completamente en calor.
Entonces la potencia (P) que consume una resistencia es:
Unidades:
Q en Joule (J)
I en ampere (A)
R en ohmio (Ω)
t en segundo (s)
Q=P t
⇒ Q=VIt
⇒ Q=I²R t
Para obtener Q en calorías, recordamos el equivalente mecánico del calor:
1J = 0,24 Cal.
∴ Q = 0,24 P t
Q en calorías (cal)
EJEMPLO :
¿Qué cantidad de calor se disipa por una plancha eléctrica cuya resistencia es de 10 ohm, si la corriente es de 10 A durante 0,5 minutos?
RESOLUCIÓN :
Se sabe que:
Q=0,24I²Rt
⇒ Q=0,24×(10)²×10×30
⇒ Q=7200 cal
⇒ Q= 7,2 kcal.
PROBLEMA 1 :
Una batería de 12V tiene una resistencia interna de 0,025Ω y se conecta a una resistencia externa tal que la batería entrega una corriente de 1A. Si este circuito funciona durante 1 hora la energía gastada por la batería en calentarse a sí misma es en Joules.
A) 3
B) 12
C) 24
D) 60
E) 90
Rpta. : "E"
PROBLEMA 2 :
La resistencia de un foquito de linterna vale 1Ω. Si la linterna usa 2 pilas conectadas en serie de 1,5V cada una, entonces la energía, en calorías, liberada en forma de calor por el foquito durante 30s de funcionamiento de la linterna es:
(1cal=4,18 J)
A) 64,6
B) 21,5
C) 16,2
D) 6,46
E) 2,15
Rpta. : "A"
PROBLEMA 3 :
En el agua contenida en un recipiente se introduce una resistencia que está conectada a una diferencia de potencial de 10V y se aísla térmicamente todo el conjunto. Luego de 418 segundos se desconecta la batería y se observa que la temperatura del agua se ha elevado en 10°C. Halle la cantidad de agua (en gramos) que hay en el recipiente (despreciar la capacidad térmica del recipiente y de la resistencia).
A) 100
B) 200
C) 300
D) 400
E) 500
Rpta. : "A"
PROBLEMA 4 :
Una varilla cilíndrica conductora se conecta a un circuito eléctrico de tal modo que por ella circula una corriente de 1A, disipándose a una energía de 6kJ en el lapso de 1 minuto. Si se cambia la varilla por otra del mismo material, de la misma longitud pero cuya sección transversal tiene un diámetro que es el doble que el de la anterior varilla, halle la energía (en J) que se disipa en cada segundo, sabiendo que la corriente ahora es 4A.
A) 400
B) 500
C) 600
D) 800
E) 1200
Rpta. : "A"