1.1. Energía disipada en un conductor: ley de Joule

Estufa eléctrica
Imagen 5. Masa
Creative commons

Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor (resistencia), éste aumenta su temperatura. Es decir, la energía eléctrica se ha transformado en energía térmica. Esta transformación se conoce como efecto Joule.

La energía que se transforma en la resistencia es igual a la pérdida de energía potencial eléctrica al paso de la corriente por ese receptor:

Utilizando la ley de Ohm

se obtiene que:

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Ley de Joule

La energía térmica obtenida en una resistencia es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente que circula, a la resistencia y al tiempo.


La energía térmica ha calentado el conductor, es decir, se ha disipado. La potencia disipada en una resistencia viene dada por:
vitrocerámica
Imagen 6. Felix Reimann, Creative commons

La energía térmica obtenida en una resistencia es aprovechada en múltiples aplicaciones de la electricidad: en una estufa, en la tostadora, en una cocina vitrocerámica, etc.
Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
Tostadora
Imagen 7. Elaboración propia

Para prepararte una tostada conectas la tostadora de 600 W a la red (220 V). ¿Cuál es el valor de la resistencia del hilo calefactor?


Icono IDevice Objetivos

La seguridad doméstica.

En nuestras viviendas se ha hecho imprescindible el uso de la corriente eléctrica. Para evitar accidentes se colocan dispositivos de seguridad: el limitador de intensidad y el interruptor diferencial.


El limitador de intensidad. También conocido como interruptor magnetotérmico, disyuntor o PIA (Pequeño Interruptor Automático), es un dispositivo que impide que por el circuito pasen intensidades demasiado altas que calienten en exceso los conductores y puedan producir un incendio.

PIAs_Diferencial
Imagen 8. Elaboración propia

Se coloca un PIA en el circuito general para que "salte" si se conectan demasiados aparatos electrodomésticos a la vez. El motivo es que, como se conectan en paralelo, la resistencia del circuito se hace cada vez menor y la intensidad mayor. Este limitador lo coloca la compañía eléctrica, de acuerdo con la potencia contratada por el usuario.

También se coloca un PIA en cada uno de los circuitos: de la lavadora, del lavaplatos, de iluminación, etc., para que "salte" en el caso de que se produzca un "cortocircuito", es decir, se corte la corriente al disminuir la resistencia y aumentar la intensidad.


El interruptor diferencial. Se le llama también disyuntor por corriente diferencial o simplemente diferencial, y es un dispositivo que protege a las personas de las derivaciones producidas al tocar un conductor sin aislamiento.

El diferencial corta la corriente cuando la intensidad que pasa por el conductor de entrada es diferente de la que pasa por el de salida. La diferencia se piensa que puede pasar a través de una persona, y se trata de evitar el riesgo de electrocución.


Icono de IDevice de pregunta AV - Pregunta de Elección Múltiple
Resistencia 2,2 k
Imagen 9. Afrank99, Creative commons

Al construir un circuito de un ordenador utilizas una resistencia de 2,2 kΩ, que disipa una potencia máxima de 0,5 W. ¿Cuál es la intensidad de corriente que puede soportar sin fundirse?

  
15 mA
15 A
1,5 mA
0,15 mA