P = R * I²
Ep = R * I² * t
P = Dispersed power (W)
R = Resistance (Ω)
I = Current (A)
Ep = Dispersed energy (J)
t = Time (sec)
Calcola l'energia termica dissipata negli elementi resistivi di un circuito.
"Potenza dissipata sotto forma di calore negli elementi resistivi del circuito."
Q = I² × R × t
o
Q = P × t
Dove:
Q: Energia termica (joule, J)
I: Corrente (ampere, A)
R: Resistenza (ohm, Ω)
t: Tempo (secondi, s)
P: Potenza (watt, W)
Note: Entrambe le formule sono equivalenti. Usa $ Q = I^2 R t $ quando conosci la corrente e la resistenza.
Tendenza di un materiale a opporsi al flusso della corrente elettrica, misurata in ohm (Ω).
Una resistenza più elevata porta alla generazione di più calore per la stessa corrente.
Esempio: Un resistore da 100 Ω limita la corrente e produce calore.
Potenza elettrica fornita o assorbita da un componente, misurata in watt (W).
1 watt = 1 joule al secondo.
La si può calcolare come: P = I² × R o P = V × I
Esempio: Un LED da 5W utilizza 5 joule ogni secondo.
Flusso di carica elettrica attraverso un materiale, misurato in ampere (A).
Il calore è proporzionale al quadrato della corrente — raddoppiando la corrente si quadruplica il calore!
Esempio: 1 A, 2 A, 10 A — ciascuno produce livelli di calore molto diversi.
Durata durante la quale la corrente scorre, misurata in secondi (s).
Tempo più lungo → maggiore calore totale generato.
Esempio: 1 secondo vs. 60 secondi → 60 volte più calore.
Quando la corrente scorre attraverso un resistore:
Gli elettroni si muovono attraverso il materiale
Collidono con gli atomi, perdendo energia cinetica
Questa energia viene trasferita come energia vibrazionale → calore
Il calore totale dipende da: corrente, resistenza e durata
Il processo è irreversibile — l'energia elettrica viene persa sotto forma di calore.
Progettazione di elementi riscaldanti (ad esempio, piani cottura elettrici, asciugacapelli)
Calcolo della perdita di potenza nelle linee di trasmissione
Stima dell'aumento di temperatura nelle tracce PCB e nei componenti
Selezione di resistori appropriati in base al rating di potenza
Comprensione del motivo per cui i dispositivi si scaldano durante il funzionamento
Analisi di sicurezza nei circuiti (prevenzione del sovrarriscaldamento e del rischio di incendio)
Secondo la legge di Joule Q = I² × R × t, il calore è proporzionale al quadrato della corrente. Quando la corrente aumenta da 1A a 2A, il calore non raddoppia semplicemente, ma aumenta di 2² = 4 volte; a 3A, diventa 9 volte superiore.
Ecco perché i circuiti ad alta corrente generano così tanto calore, ed è il motivo fondamentale per la scelta di sezioni dei cavi e fusibili adeguati.
Le due formule sono essenzialmente equivalenti poiché P = I² × R. La differenza risiede in ciò che si conosce: quando si dispone della corrente (I) e della resistenza (R), Q = I² × R × t è più conveniente; quando si conosce la potenza (P), Q = P × t è più semplice.
Ad esempio, un riscaldatore da 100 W in funzione per 1 ora può essere calcolato direttamente come Q = 100 × 3600 = 360.000 J, senza necessità di conoscere la resistenza interna o la corrente.
Inserendo la corrente, la resistenza e il tempo di funzionamento in un circuito, è possibile calcolare il calore totale (in Joule) generato dagli elementi resistivi. Se il calore calcolato è troppo elevato, ciò indica che il componente potrebbe surriscaldarsi, ponendo un rischio di danni o incendi.
In pratica, è possibile confrontare il risultato con la potenza nominale del resistore per valutarne la sicurezza: ad esempio, se un resistore con potenza nominale di 0,25 W dissipa effettivamente 1 W, supera di gran lunga la sua capacità, ed è necessario un resistore a potenza superiore o una riprogettazione del circuito.
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