3.3 Ley de Joule.

James Prescott Joule (Salford, Mánchester, 1818 - 1889) fue un físico inglés. Joule estudió el magnetismo, y descubrió su relación con el trabajo mecánico, lo cual le condujo a la teoría de la energía. La unidad internacional de energía, calor y trabajo, es el Joule, y fue declarado en su honor. Trabajó con Lord Kelvin para desarrollar la escala absoluta de la temperatura, hizo observaciones sobre la teoría termodinámica (Ley de Joule) y encontró una relación entre la corriente eléctrica que atraviesa una resistencia y el calor disipado, llamada actualmente como Ley de Joule. Con sus experimentos se verifica que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura.

Los electrones libres de los sólidos, al desplazarse por efecto del campo eléctrico aplicado, ganan energía cinética, la cual es transmitida a la estructura del material al chocar éstos con ella. Este intercambio de energía entre los electrones acelerados por el campo eléctrico y los átomos que reciben el choque, da por resultado un incremento de la temperatura del material. El estado estable se obtiene cuando el material transfiere a su ambiente una cantidad de energía en forma de calor por segundo, igual a la energía eléctrica que recibe, manteniéndose así la temperatura constante.

V1 V2 ∆L A2 A1

De la definición de potencial eléctrico Al trasladar una carga ∆q del lado 1 al 2, la energía se transforma en calor ∆U La energía en forma de calor por unidad de volumen es:

De la definición de potencial eléctrico Al trasladar una carga ∆q del lado 1 al 2, la energía se transforma en calor ∆U La energía en forma de calor por unidad de volumen es:

De la definición de potencial eléctrico Tomado de ambos lados el incremento de tiempo y si este tiende a cero. La energía por unidad de tiempo que es la potencia es:

De la definición de potencial eléctrico Tomando las diferenciales en ambos lados y sustituyen el potencial y por la ley de Ohm.

Para una resistencia pura, tomando el diferencial dt en ambos lados La última expresión es conocida como “Ley de Joule” en honor al físico inglés James Prescot Joule (1818-1889) y representa la energía eléctrica que se transforma en calor por segundo en un dispositivo de resistencia R, por el cual circula una corriente i.

De la definición potencia eléctrica en un resistor, toda la energía eléctrica que recibe en un segundo, se transforma en calor se denomina potencia eléctrica y se representa por la letra P, entonces:

Resistencia y resistores La resistencia eléctrica es una propiedad de los materiales, para ser utilizada, se pueda reducir o aumentar de acuerdo a su aplicación. Los dispositivos que emplean esta propiedad se les conoce como resistores.

Resistencia y resistores Simbología y tipos de resistores

Resistencia y resistores Simbología y tipos de resistores

Resistencia y resistores Simbología y tipos de resistores

La potencia de los resistores se puede identificar indirectamente por su tamaño a mayor tamaño, mayor potencia de disipación. Resistencias de 1/4 [W]

Código de colores de los resistores

Código de colores de los resistores

Código de colores de los resistores

Como conocer el valor de una resistencia

Se conocen 150 m. de alambre ( ρ20°c :1. 72x10 −8 ) y : α 0 Se conocen 150 m. de alambre ( ρ20°c :1.72x10 −8 ) y : α 0.004 (C -1 ) a una diferencia de potencial de 12 (V) .Si la sección circular del alambre tiene un diámetro d: 0.511mm. Calcule: a) La resistencia del alambre a 20°C . b) La densidad de corriente en el conductor a 20°C . c) La velocidad de arrastre de los electrones si n:1023 electrones libres/ cm3. d) La resistencia del alambre a 40 °C . e) La energía transformada en calor, cada segundo, en el alambre, a 40°C .

Próxima sesión 3.4 Conexiones de resistores; resistor equivalente.