Efeito Joule é o fenômeno que explica a transformação da energia elétrica em térmica, quando a corrente passa pelo condutor. Esse nome veio em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818 – 1889), que conseguiu explicar como se dá o processo — por meio do encontro de elétrons da partícula do material para sofrer colisões com os átomos e, por fim, gerar o aquecimento.
Como sabemos que esse tema não passará despercebido no Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) e vestibulares, preparamos um resumo com os principais conceitos sobre esse fenômeno da Física, como estudá-lo, além de uma questão aplicada. Preparado? Então, vamos começar!
O que é Efeito Joule?
Como citado anteriormente, esse processo ocorre pela movimentação de ânions, cátions e elétrons. Essas partículas estão em movimento, geram a corrente elétrica e proporcionam o efeito de aquecimento do fio condutor. A definição pode ser expressa matematicamente por:
Q = i² . R . t
Sendo que:
i = intensidade da corrente;
R = resistência do condutor;
t = tempo que a corrente percorre pelo condutor.
Lembre-se de que essa relação é válida quando a intensidade da corrente é constante durante o intervalo sobre o tempo de ocorrência.
Como estudar o Efeito Joule para o Enem e vestibulares?
Não apenas entender os conceitos do efeito Joule, mas saber como a sua fórmula é aplicada se faz crucial para o Enem 2022 e vestibulares. De forma geral, esse significado ocorre quando o resistor transforma a energia elétrica em térmica e, assim, a potência elétrica consumida é dissipada. A fórmula desse processo é dada por:
De acordo com a Lei de Ohm (P = U.i), podemos substituir por P = (R.i) . i e, assim, temos:
Dessa forma, a energia elétrica é transformada em térmica por um intervalo de tempo ∆t, sendo representada por:
Por fim, substituindo a potência pelo fator R. i², temos a Lei de Joule:
Qual o exemplo prático sobre Efeito Joule?
Agora que você sabe os principais conceitos sobre Efeito Joule para o seu preparatório, vamos praticar? Veja a questão do Enem que preparamos agora mesmo!
Enem 2011 – Questão 144
A relação da resistência elétrica com as dimensões do condutor foi estudada por um grupo de cientistas por meio de vários experimentos de eletricidade. Eles verificaram que existe proporcionalidade entre:
- resistência (R) e comprimento (ℓ), dada a mesma secção transversal (A);
- resistência (R) e área da secção transversal (A), dado o mesmo comprimento (ℓ) comprimento (ℓ) e;
- área da secção transversal (A), dada a mesma resistência (R).
Considerando os resistores como fios, pode-se exemplificar o estudo das grandezas que influem na resistência elétrica utilizando as figuras seguintes.
As figuras mostram que as proporcionalidades existentes entre resistência (R) e comprimento (ℓ), resistência (R) e área da secção transversal (A), e entre comprimento (ℓ) e área da secção transversal (A) são, respectivamente,
a) direta, direta e direta.
b) direta, direta e inversa.
c) direta, inversa e direta.
d) inversa, direta e direta.
d) inversa, direta e inversa.
Resposta correta: alternativa C. A questão requer interpretação com a Lei de Joule. Na primeira imagem, como a área é constante, o comprimento dobrou como a resistência. Nesse caso, o comprimento e resistência são, portanto, grandezas diretamente proporcionais. Na segunda imagem, apresentando o mesmo comprimento, a área dobrou, mas a resistência foi reduzida à metade.
Portanto, a Resistência e área são, pois, grandezas inversamente proporcionais. Na terceira imagem, com a mesma resistência, a área e o comprimento também dobraram. Comprimento e área da secção transversal são, dessa forma, grandezas diretamente proporcionais.
Agora é com você!
E aí, tudo preparado para mandar bem sobre efeito Joule no Enem e vestibulares? Lembre-se de compreender a sua principal fórmula, e sua relação com resistência elétrica, fechado?
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