Ejemplos de la ley de joule

Ejemplos de la ley de joule

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El efecto Joule y la ley de Joule son cualquiera de los diferentes efectos físicos descubiertos o caracterizados por el físico inglés James Prescott Joule. Estos efectos físicos no son los mismos, pero todos se denominan con frecuencia u ocasionalmente en la literatura como «efecto Joule» o «ley de Joule» Estos efectos físicos incluyen:

Entre los años 1840 y 1843 Joule realizó un cuidadoso estudio del calor producido por una corriente eléctrica. A partir de este estudio, desarrolló las leyes de Joule sobre el calentamiento, la primera de las cuales se conoce comúnmente como efecto Joule. La primera ley de Joule expresa la relación entre el calor generado en un conductor y el flujo de corriente, la resistencia y el tiempo[1].

El efecto de magnetostricción describe una propiedad de los materiales ferromagnéticos que hace que cambien su forma cuando se someten a un campo magnético. Joule informó por primera vez de la observación del cambio de longitud de las varillas ferromagnéticas en 1842[2].

En 1845, Joule estudió la expansión libre de un gas en un volumen mayor. Esto se conoció como expansión Joule[3] El enfriamiento de un gas al permitirle expandirse libremente se denomina ocasionalmente efecto Joule[4].

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¿Cuáles son los efectos de calentamiento causados por la corriente eléctrica? Cuando una corriente fluye en un cable, se genera energía térmica en él. Los efectos de calentamiento causados por la corriente eléctrica dependen de tres factores:Algunas aplicaciones de la ley de JouleEjemplosEjemplo 1: ¿Cuánto calor genera una corriente de 2 amperios en un cable con una resistencia de 50 ohmios durante 2 segundos? I = 2 amperios, R = 5 ohmios, t = 2 segundos.Utilizando la fórmula J = I2 . R . t , obtenemos: J = (2)2 x (5) x (2) = (4) (5) (2) = 40 julios.  Entonces: Se producen 40 julios de calor.Ejemplo 2: La resistencia de una bombilla eléctrica es de 100 ohmios. Cuando se aplican 120V a través de sus extremos, hallar la potencia consumida en 1 hora.Tenemos. R = 100 ohmios, V = 120 voltios, t = 1 hora = 3600 s.Utilizando la fórmula de la Ley de Ohm, I = V/R. I = 120/100 = 1,2 AmperiosUsando la fórmula: J = I2 . R . t , obtenemos:  J = (1,2)2 x (100) x (3600) = (1,44) (100) (3600) = 518 400 julios. Entonces la energía consumida en 1 hora es de 518 400 julios = 0,144 KWh:

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Un circuito eléctrico simple en el que un camino cerrado para que fluya la corriente es suministrado por conductores (generalmente cables metálicos) que conectan una carga a los terminales de una batería, representados por las líneas paralelas rojas. El símbolo del zigzag representa la resistencia única e incluye cualquier resistencia en las conexiones a la fuente de tensión.

Haciendo conexiones: Conexiones del mundo real La ley de Ohm (V=IR) es una relación fundamental que podría presentarse mediante una función lineal en la que la pendiente de la línea es la resistencia. La resistencia representa la tensión que hay que aplicar a la resistencia para crear una corriente de 1 A a través del circuito. El gráfico (en la figura siguiente) muestra esta representación para dos circuitos simples con resistencias que tienen diferentes resistencias y, por tanto, diferentes pendientes.

Haciendo conexiones: Conservación de la energía En un circuito eléctrico simple, la única resistencia convierte la energía suministrada por la fuente en otra forma. La conservación de la energía se evidencia aquí por el hecho de que toda la energía suministrada por la fuente es convertida en otra forma por la única resistencia. Veremos que la conservación de la energía tiene otras aplicaciones importantes en los circuitos y es una herramienta poderosa en el análisis de circuitos.

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La corriente que circula por la mayoría de las sustancias es directamente proporcional a la tensión V que se le aplica. El físico alemán Georg Simon Ohm (1787-1854) fue el primero en demostrar experimentalmente que la corriente en un hilo metálico es directamente proporcional a la tensión aplicada: I ∝ V.

Esta importante relación se conoce como ley de Ohm. Puede verse como una relación de causa y efecto, en la que el voltaje es la causa y la corriente el efecto. Se trata de una ley empírica como la de la fricción, un fenómeno observado experimentalmente. Esta relación lineal no siempre se da.

Si la tensión impulsa la corriente, ¿qué la impide? La propiedad eléctrica que impide la corriente (similar a la fricción y a la resistencia del aire) se llama resistencia R. Las colisiones de las cargas en movimiento con los átomos y las moléculas de una sustancia transfieren energía a la sustancia y limitan la corriente. La resistencia se define como inversamente proporcional a la corriente, o I ∝ .

Esta relación también se denomina ley de Ohm. La ley de Ohm en esta forma define realmente la resistencia para ciertos materiales. La ley de Ohm (al igual que la ley de Hooke) no es universalmente válida. Las numerosas sustancias para las que se cumple la ley de Ohm se denominan óhmicas. Entre ellas se encuentran los buenos conductores, como el cobre y el aluminio, y algunos malos conductores en determinadas circunstancias. Los materiales óhmicos tienen una resistencia R que es independiente de la tensión V y la corriente I. Un objeto que tiene una resistencia simple se llama resistencia, aunque su resistencia sea pequeña. La unidad de la resistencia es el ohmio y recibe el símbolo Ω (omega griega mayúscula). Reordenando I = se obtiene R=, por lo que las unidades de resistencia son 1 ohmio = 1 voltio por amperio: 1 Ω = 1 .

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