Entenda o que transforma energia elétrica em luz e calor!

Em Conceitos de eletricidade por Henrique Mattede

Provavelmente, você já usou equipamentos que esquentavam com a passagem da corrente elétrica, mas, você sabe o porquê disso acontecer? No artigo de hoje, o Mundo da Elétrica vai te ajudar a entender o que transforma energia elétrica em calor, luz e o que é efeito joule. Então, vamos lá pessoal!

Todos nós já nos deparamos com equipamentos que utilizam a energia elétrica para funcionar, que pode ser transformada em diversas outras formas de energia, como movimento, luz e calor.

A transformação da energia elétrica em luz e calor, ocorre pelo fato de filamentos e resistências serem capazes de aumentar a temperatura dos elétrons de forma muito elevada, a ponto de liberarem fótons.

Apesar de em algumas aplicações, como em lâmpadas e motores, o calor gerado ser ruim, o aumento da temperatura é muito desejado em outras utilizações, e isso pode ser entendido com o conhecimento do efeito joule!

O que é efeito joule?

Quando a corrente elétrica atravessa um condutor, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica, devido ao choque dos elétrons livres com os átomos do condutor. Esse fenômeno é denominado como efeito térmico ou efeito joule.

O aquecimento no condutor pode ser medido pela fórmula da Lei de Joule, uma vez que a energia elétrica dissipada num resistor, num dado intervalo de tempo, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade de corrente elétrica que o percorre.

Esse enunciado é matematicamente expresso na imagem abaixo.

Efeito joule ou efeito térmico.

Imagem com a fórmula da Lei de Joule.

Essa relação é válida desde que a intensidade da corrente seja constante durante o intervalo de tempo de ocorrência.

Vale salientar que a energia elétrica absorvida pela resistência elétrica é transformada totalmente em calor, isto é, a produção de calor é inerente à passagem da corrente.

Aplicações

A descoberta da relação entre a eletricidade e o calor trouxe vários benefícios. Muitos aparelhos que utilizamos no nosso dia a dia têm seus funcionamentos baseados no Efeito Joule.

O Mundo da Elétrica separou as principais aplicações do efeito Joule para você!

Amperímetro térmico

O amperímetro é o aparelho que mede a corrente elétrica. Existem muitos modelos de amperímetros, fundamentados em diversos fenômenos físicos. Um deles, que se fundamenta no efeito Joule, é chamado de amperímetro térmico!

Ele funciona com a passagem de uma corrente elétrica pelo amperímetro, que faz o condutor interno esquentar e se expandir, ocasionando o deslocamento do ponteiro em uma escala e a indicação da medição.

Fornos elétricos

Em indústrias, em residências e, até mesmo, em laboratórios é comum a utilização de fornos elétricos para aquisição de temperaturas mais altas.

O forno possui uma resistência elétrica que libera calor com a passagem da corrente, graças ao efeito joule.

Lâmpadas incandescentes

As lâmpadas de filamento incandescente são conectadas em circuitos elétricos, o que transforma energia elétrica em luz e calor.

A luz irradiada pela lâmpada incandescente nada mais é do que uma parte da energia elétrica sendo transformada em energia luminosa, graças à elevação da temperatura.

Chuveiro

O funcionamento de um chuveiro também é baseado no efeito joule, visto que ele possui um resistor interno, comumente chamado de resistência, que aquece com a passagem da eletricidade!

Além das aplicações que já citamos, podemos aproveitar o efeito térmico em diversos equipamentos, como :

Todos esses equipamentos funcionam alterando a temperatura de um material com a aplicação da eletricidade.

Apesar dos benefícios, a principal desvantagem do efeito joule é a perda de energia que se transforma em calor e o superaquecimento dos sistemas elétricos. Na grande maioria das aplicações, o efeito Joule é indesejável!

Uma vez que parte da energia elétrica fornecida é convertida em energia térmica que é dissipada na forma de calor, causando uma diminuição da eficiência.

Por esse motivo, alguns dispositivos elétricos e eletrônicos precisam de dissipadores de calor para evitar o aquecimento excessivo.

Para minimizar as perdas de transmissão, existem várias soluções, como a minimização da resistência dos condutores e o uso de materiais menos resistivos.

No vídeo abaixo, você pode ver de forma prática o aquecimento de resistores baseado no efeito joule.

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Sobre o autor

Autor Henrique Mattede

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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