Ley de Calor de Joule
Cuando la corriente fluye a través de un circuito eléctrico, la colisión entre los electrones y átomos del cable genera calor. ¿Cuánto calor se genera durante el flujo de corriente a través de un cable y en qué condiciones y parámetros depende la generación de calor? James Prescott Joule, un físico inglés, acuñó una fórmula que explica este fenómeno con precisión. Esto se conoce como la ley de Joule.
¿Qué es la Ley de Calentamiento de Joule
El calor que se produce debido al flujo de corriente dentro de un cable eléctrico, se expresa en unidades de Joules. Ahora, la representación matemática y explicación de la ley de Joule se da de la siguiente manera.
La cantidad de calor producida en un cable conductor de corriente, es proporcional al cuadrado de la cantidad de corriente que fluye a través del cable, cuando la resistencia eléctrica del cable y el tiempo de flujo de corriente son constantes.
La cantidad de calor producida es proporcional a la resistencia eléctrica del cable cuando la corriente en el cable y el tiempo de flujo de corriente son constantes.
El calor generado debido al flujo de corriente es proporcional al tiempo de flujo de corriente, cuando la resistencia eléctrica y la cantidad de corriente son constantes.
Cuando estas tres condiciones se combinan, la fórmula resultante es así –
Aquí, ‘H’ es el calor generado en Joules, ‘i’ es la corriente que fluye a través del cable conductor en amperios y ‘t’ es el tiempo en segundos. Hay cuatro variables en la ecuación. Cuando se conocen tres de estas, se puede calcular la otra. Aquí, ‘J’ es una constante, conocida como equivalente mecánico del calor de Joule. El equivalente mecánico del calor se puede definir como el número de unidades de trabajo que, cuando se convierten completamente en calor, proporcionan una unidad de calor. Obviamente, el valor de J dependerá de la elección de las unidades de trabajo y calor. Se ha encontrado que J = 4.2 julios/cal (1 julio = 107 ergios) = 1400 ft. lbs./CHU = 778 ft. lbs/B Th U. Debe notarse que los valores anteriores no son muy precisos, pero son suficientemente buenos para trabajos generales.
Ahora, según la ley de Joule I2Rt = trabajo realizado en julios eléctricamente cuando I amperios de corriente se mantienen a través de un resistor de R ohmios por t segundos.
Al eliminar I y R en la expresión anterior con la ayuda de la ley de Ohm, obtenemos formas alternativas como.
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