Lei de Joule

A lei de Joule foi um fenómeno descoberto pelo britânico James Prescott Joule. Em 1840 publicou um estudo conhecido como “produção de calor pela eletricidade voltaica”, que consequentemente estabeleceu o facto.

Em que consiste a lei de Joule?

A corrente produz o calor através da resistência do material do condutor. Esta resistência é criada pelo movimento de eletrões.

As cargas elétricas que se produzem, ao terem uma massa e uma velocidade determinada, geram energia cinética. Quando as cargas embatem contra os átomos do condutor, esta energia é libertada. É quando este efeito está num circuito fechado fluindo através da corrente que o efeito joule ocorre.

Como podemos determinar a quantidade de calor com a lei de Joule?

A lei de Joule estabelece que o calor produzido mediante o processo de uma corrente elétrica é diretamente proporcional à resistência, ao tempo e à intensidade ao quadrado. Partindo daqui, obtemos a seguinte fórmula:

Q=I²×R×t

- Q = a quantidade de calor, isto é, os Joule

- I =intensidade de corrente

- R = resistência elétrica (Ω)

- t = tempo no que flui a corrente, expressado em segundos.

O calor gerado pelo efeito pode ser obtido a partir de

A lei de Joule consome uma energia que se encontra numa corrente. Para determinar a energia consumida, recorremos à seguinte fórmula:

P = V · I

Tal como na lei de OHM, temos um triângulo - conhecido como o triângulo de Joule - que nos ajuda a recordar a fórmula. Para determinar alguma das magnitudes, apenas devemos tapar a variável para conhecer a fórmula matemática.

De que forma esta lei afeta a eletricidade?

Quando a corrente elétrica aquece, ocorrem os seguintes efeitos:

- quanto maior for a resistência, maior será o calor

- quanto mais longo for o período de tempo do fluxo de corrente, maior será o calor.

- quanto maior for a corrente, maior será o calor.

Aplicações da lei

A lei de Joule pode ser facilmente encontrada nos eletrodomésticos que produzem calor, como por exemplo: nos aquecedores e nos fornos. Nestes casos produz-se energia térmica quando a energia circula pelos condutores.

Esta lei pode ser encontrada em várias aplicações hoje em dia, não só nas nossas casas, como também na rua, como por exemplo:

- Postes de iluminação

- Radiação eletromagnética

Experiências com magnetismo

As experiências com magnetismo, ou com ímanes, podem ser encontradas ao longo da história sob a forma de hipóteses elaboradas para efetuar provas. Estas deram origem a descobertas importantes que, ainda hoje, podem ser encontradas, como por exemplo: o magnetismo da terra.

A descoberta foi feita por William Gilabert que, após colocar duas barras de ferro cobre e uma magnetite, viu como estes elementos se repeliam.

Com outra experiência descobriu-se que o efeito da força das cargas elétricas é proporcional ao intervalo de espaço que os separa. Este facto foi descoberto por Charles Austin com uma vara e uma esfera em cada ponta.

A descoberta do eletromagnetismo deve-se a Faraday. Este, baseando-se numa experiência de Oersted, colocou uma agulha magnetizada à volta de um arame com uma corrente. Este fio estava envolvido por várias linhas de força.

A experiência da descoberta da lei de conservação das cargas é atribuída a Benjamin Franklin quando este lançou um papagaio com uma chave metálica no meio de uma tempestade. A corda húmida conduziu a eletricidade até à garrafa de Leyden (garrafa de água revestida com partículas de metal), acumulando a energia.

Experiências com ímanes caseiros

Se procurarmos pelas experiências com ímanes mais comuns e quotidianas, podemos encontrar várias que nos podem ajudar a entender o magnetismo, como por exemplo: desenhar as linhas do campo magnético.

Primeiro devemos colocar a barra magnética numa folha de papel e contornar o íman com um lápis. A seguir, colocamos a bússola num dos polos do íman e marcamos, com uma caneta, a direção que indica. Depois, colocamos a bússola em cima do ponto que acabamos de marcar. A partir de aqui, a bússola indicará uma nova direção. Se repetirmos este passo sucessivamente até chegar à outra extremidade do íman, obteremos a linha do campo magnético com os pontos que fomos marcando.

Experiências com ímanes

É mais frequente vê-lo a ser utilizado em experiências básicas e simples para crianças para mostrar-lhe o que é o magnetismo.

Na experiência da massa magnética, apenas temos de criar uma massa maleável e introduzir o óxido de ferro em pó. Uma vez que tenhamos a mistura, aproximamos um íman a esta e vemos, desta forma, como a massa de óxido de ferro e o íman se aproximam um do outro.