¿Qué es la Ley de Joule?

La ley de Joule muestra la relación que existe entre el calor generado por una corriente eléctrica que fluye a través de un conductor, la corriente misma, la resistencia del conductor y el tiempo que la corriente existe. Esta ley lleva el nombre del físico británico James Prescott Joule.

Esta ley, a diferencia de la Ley de ohm que relaciona la corriente y la resistencia, también la relaciona con el tiempo y se expresa por medio de la fórmula: Q = I² x R x t , donde:

Q es la cantidad de calor expresado en Julios (J)
I es la corriente eléctrica que fluye a través de un conductor expresado en amperios (A)
R es el valor de la resistencia eléctrica presente en el conductor expresada en ohmios (R)
t es la cantidad de tiempo durante el cual esto ocurre expresado en segundos (s).

La ley de Joule se puede establecer como la cantidad de calor (Q) que se genera en un conductor de resistencia (R), cuando una corriente (I) pasa a través de él por un espacio de tiempo (t).

Este calor es directamente proporcional a:

El cuadrado de la corriente.
La resistencia del conductor.
El tiempo que fluye la corriente por el conductor.

¿Cuáles son los efectos de calentamiento de la corriente eléctrica?

Cuando una corriente fluye a través de un conductor, la energía térmica se genera en él. Los efectos de calentamiento de la corriente eléctrica dependen de tres factores:

La resistencia del conductor. Una mayor resistencia produce más calor.
El tiempo que fluye la corriente. Cuanto mayor es el tiempo, mayor es el calor producido.
A mayor corriente, más generación de calor.

Algunas aplicaciones de la ley de Joule

Calentador de agua
Bombillo o foco incandescente (también genera luz)
Fusible (este se derrite, quema cuando la corriente sobrepasa un límite)
Plancha eléctrica
Cocina eléctrica
etc.

Ejemplo: ¿Cuál es el calor producido por una corriente de 2 amperios en una resistencia de 50 ohmios, durante 2 segundos?

Tenemos: I = 2 amperios, R = 50 ohmios, t = 2 segundos.

Con la fórmula: J = I² x R x t, se obtiene: J = (2)² x (50) x (2) = (4)(50)(2) = 400 Julios.

Entonces: se producen 400 Julios (Joules) de calor.

Notas:

1 joule de trabajo = 0.24 calorías de energía térmica
1 Kilowatt-hora = 1 KWh = 1 000 watt x 3 600 segundos = 3,6 x 10⁶ julios (1 KWh = 3 600 000 julios)