A resistência elétrica, ao ser ligada com determinada tensão, alcança uma temperatura máxima limitada por dois fatores: A dissipação e o ponto de fusão de seus materiais. Sendo assim, neste artigo vamos tratar deste dois pontos apenas.
A dissipação
A dissipação é o fator mais importante à se considerar ao construir uma resistência elétrica. Nesse exemplo, podemos ver que uma resistência elétrica que será utilizada para aquecer o ar, não pode ter uma potência tão alta quanto uma resistência elétrica utilizada para aquecer líquidos, pois a dissipação de líquidos geralmente é mais eficiente. Nesse sentido, uma resistência com o cálculo correto de potência, também deve considerar a dissipação de calor do ambiente em que será submetida para que não atinja o ponto máximo de temperatura de seus componentes.
Por exemplo: Uma resistência tubular feita em Aço Inox não deve ultrapassar os 600ºC pois se isso ocorrer, a estrutura do tubo se destruirá, enquanto uma resistência tubular feita em Cobre, não deve ultrapassar 170ºC pelo mesmo motivo, resultando na perda do equipamento.
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O ponto de fusão
A dissipação limita a temperatura que a resistência elétrica irá atingir. Em média, a dissipação da água é quatro vezes mais eficiente que a dissipação do ar (ambos parados), tal dissipação faz com que a potência (em Watts) da resistência seja dispersada na forma de calor de modo que o elemento não entre em colapso, portanto, uma resistência calculada com potência o suficiente para aquecer a água, irá se destruir rapidamente caso seja ligada à seco, pois a dissipação do ar é menor.
Conclusão
Portanto, ao fazer o pedido de fabricação de uma resistência elétrica você deve se atentar para qual finalidade ela irá ser utilizada, para assim não correr o risco da mesma acabar não funcionando ou até mesmo tendo seus componentes destruídos por exceder o ponto máximo de temperatura.
Consulte nossos especialistas para tirar suas dúvidas sobre qual resistência é a mais adequada para o seu equipamento.
O efeito Joule é um fenômeno físico que consiste na conversão de energia elétrica em calor. Esse fenômeno ocorre quando algum corpo é atravessado por uma corrente elétrica. As constantes colisões que ocorrem entre os elétrons e os átomos que compõem a estrutura cristalina do corpo fazem com que sua temperatura aumente, fazendo com que parte da energia elétrica contida nos portadores de carga seja convertida em calor.
Veja também: Qual é a velocidade da corrente elétrica?
Tópicos deste artigo
Fórmula do efeito Joule
A partir da lei de Joule, é possível calcular a quantidade de calor dissipada por um condutor que é atravessado por uma corrente elétrica. Para fazermos uso dessa lei, é necessário que a resistência elétrica do material seja constante, bem como a corrente elétrica que o atravessa.
Q – calor (J ou cal)
i – corrente elétrica (A)
R – resistência elétrica (Ω)
t – intervalo de tempo (s)
A fórmula apresentada mostra que a quantidade de calor que é dissipada é diretamente proporcional ao quadrado da corrente elétrica multiplicado pela resistência elétrica e pelo intervalo de tempo em que a corrente demorou a atravessar o corpo.
Veja também: Descobertas da Física que aconteceram por acidente
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Utilidades do efeito Joule
Graças ao efeito Joule, é possível converter energia elétrica em calor, como fazemos em:
- churrasqueiras elétricas,
O efeito Joule ocorre em qualquer material, condutor ou isolante, que apresente resistência elétrica não-nula.
Esse fenômeno é mais expressivo em materiais isolantes, cujas resistências elétricas são geralmente mais elevadas. Entretanto, quando os materiais isolantes são percorridos por correntes elétricas intensas, é possível que surjam neles defeitos irreparáveis em razão do grande aumento de temperatura.
Os principais riscos relacionados ao efeito Joule são decorrentes do aumento de temperatura. Em instalações elétricas, deseja-se que fios condutores e outros aparelhos eletrônicos operem em temperaturas seguras, no entanto, fatores como instalações malfeitas, presença de umidade, poeira em excesso, fios descascados e a oxidação de componentes eletrônicos podem fazer com que suas resistências elétricas aumentem, levando à maior dissipação de calor, desse modo, aumentam-se as possibilidades de ocorrência de incêndios, por exemplo.
Veja também: Tudo sobre Calorimetria
Experimento sobre efeito Joule
Existem experimentos de baixo custo e bastante acessíveis que podem ser feitos em sala de aula para evidenciar a existência do efeito Joule. Um deles consiste em encostar os terminais de uma bateria de 9 V em um pedaço de palha de aço.
Quando tocamos a palha de aço aos terminais da bateria, forma-se uma corrente elétrica, desse modo, inicia-se o processo de aquecimento. Rapidamente, as temperatura da palha de aço aumenta até que ela fique incandescente.
| Atenção: esse experimento pode causar queimaduras e incêndios, só realize-o na presença de pais ou responsáveis. |
Exercícios sobre efeito Joule
Questão 1) Um fio condutor de resistência elétrica igual a 0,5 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 2,0 A durante um intervalo de tempo de 2,0 minutos. Determine a quantidade de calor dissipada por esse fio em joules.
a) 240 J
b) 4 J
c) 400 J
d) 40 J
e) 120 J
Gabarito: Letra A
Resolução:
Para calcularmos a quantidade de calor dissipada, é necessário utilizar a lei de Joule:
Questão 2) Em relação ao efeito Joule, assinale o que for correto.
a) O efeito Joule só ocorre em altas temperaturas.
b) O efeito Joule surge devido às colisões entre os portadores de carga e os átomos que compõem a rede cristalina do material.
c) É possível controlar a perda de energia pelo efeito Joule aumentando-se a intensidade da corrente elétrica.
d) A quantidade de calor que é dissipada pelo efeito Joule é inversamente proporcional à resistência elétrica do material.
e) Materiais condutores não estão sujeitos ao efeito Joule.
Gabarito: Letra B
Resolução:
Vamos analisar as respostas:
a) FALSO – o efeito Joule pode ocorrer em qualquer temperatura, no entanto, esse efeito aumenta em regimes de altas temperaturas.
b) VERDADEIRO
c) FALSO – a quantidade de calor dissipada pelo efeito Joule é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica.
d) FALSO - a quantidade de calor dissipada pelo efeito Joule é diretamente proporcional ao módulo da resistência elétrica.
e) FALSO – todos os materiais que tiverem resistência elétrica estão sujeitos ao efeito Joule.
Questão 3) Um fio condutor é percorrido por uma corrente elétrica de 0,5 A durante 30 s. Sendo a resistência elétrica desse fio igual a 0,8 Ω, a quantidade de calorias liberadas pelo fio durante esse intervalo de tempo, em decorrência do efeito Joule é igual a
Dados: 1 cal = 4 J
a) 15,0 cal.
b) 12,0 cal.
c) 1,5 cal.
d) 6,0 cal.
e) 4,5 cal.
Gabarito: Letra C
Resolução:
Utilizaremos a lei de Joule para calcularmos a quantidade de calor que é dissipada pelo fio condutor:
De acordo com o cálculo realizado, a quantidade de calor que é dissipada por esse fio condutor é de 1,5 cal, portanto, a alternativa correta é a letra C.
Por Me. Rafael Helerbrock