Lei de Aquecimento de Joule
Quando a corrente flui por um circuito elétrico, a colisão entre os elétrons e átomos do fio causa a geração de calor. Quanta quantidade de calor é gerada durante o fluxo de corrente através de um fio e em quais condições e parâmetros depende a geração de calor? James Prescott Joule, um físico inglês, cunhou uma fórmula que explica este fenômeno com precisão. Isso é conhecido como Lei de Joule.
O que é a Lei de Joule de Aquecimento
O calor que é produzido devido ao fluxo de corrente dentro de um fio elétrico, é expresso em unidades de Joules. Agora, a representação matemática e explicação da Lei de Joule são dadas da seguinte maneira.
A quantidade de calor produzida em um fio condutor de corrente, é proporcional ao quadrado da quantidade de corrente que está fluindo pelo fio, quando a resistência elétrica do fio e o tempo de fluxo da corrente são constantes.
A quantidade de calor produzida é proporcional à resistência elétrica do fio quando a corrente no fio e o tempo de fluxo da corrente são constantes.
O calor gerado devido ao fluxo de corrente é proporcional ao tempo de fluxo da corrente, quando a resistência elétrica e a quantidade de corrente são constantes.
Quando essas três condições são combinadas, a fórmula resultante é assim –
Aqui, ‘H’ é o calor gerado em Joules, ‘i’ é a corrente fluindo pelo fio condutor em amperes e ‘t’ é o tempo em segundos. Existem quatro variáveis na equação. Quando três dessas são conhecidas, a outra pode ser calculada. Aqui, ‘J’ é uma constante, conhecida como equivalente mecânico do calor de Joule. Equivalente mecânico do calor pode ser definido como o número de unidades de trabalho que, quando completamente convertidas em calor, fornecem uma unidade de calor. Obviamente, o valor de J dependerá da escolha das unidades de trabalho e calor. Foi encontrado que J = 4,2 joules/cal (1 joule = 107 ergs) = 1400 ft. lbs./CHU = 778 ft. lbs/B Th U. Deve-se notar que os valores acima não são muito precisos, mas são suficientemente bons para trabalhos gerais.
Agora, de acordo com a lei de Joule I2Rt = trabalho realizado em joules eletricamente quando I amperes de corrente são mantidos através de um resistor de R ohms por t segundos.
Eliminando I e R alternadamente na expressão acima com a ajuda da lei de Ohm, obtemos formas alternativas como.
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