La ley de la conservación de
la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede
cambiar de una forma a otra.
Al circular una corriente
eléctrica a través de un conductor el movimiento de los electrones dentro del
mismo produce choques con los átomos del conductor cuando adquieren velocidad
constante, lo que hace que parte de la energía cinética de los electrones se
convierta en calor, con un consiguiente aumento en la temperatura del
conductor. Mientras más corriente fluya mayor será el aumento de la energía térmica
del conductor y por consiguiente mayor será el calor liberado. A este fenómeno
se le conoce como efecto joule.
El calor producido por la
corriente eléctrica que fluye través de un conductor es una medida del trabajo
hecho por la corriente venciendo la resistencia del conductor; la energía
requerida para este trabajo es suministrada por una fuente, mientras más calor
produzca mayor será el trabajo hecho por la corriente y por consiguiente mayor
será la energía suministrada por la fuente; entonces, determinando cuanto calor
se produce se puede determinar cuanta energía suministra la fuente y viceversa.
El calor generado por este
efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que:
“La cantidad de calor
que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es
directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la
corriente y el tiempo que dura la corriente”.
Expresado como fórmula
tenemos:
Donde:
W = Cantidad de calor, en
Joules
I = Intensidad de la corriente,
en Amperes
R = Resistencia eléctrica,
en Ohms
T = Tiempo de duración que
fluye la corriente, en segundos
Lo que equivale a la
ecuación para la energía eléctrica, ya que la causa del efecto joule es
precisamente una pérdida de energía manifestada en forma de calor.
Normalmente cuando el
trabajo eléctrico se manifiesta en forma de calor se suele usar la caloría como
unidad. El número de calorías es fácil de calcular sabiendo que:
1 joule = 0,24 calorias
(equivalente calorífico del trabajo)
1 caloria = 4,18 joules
(equivalente mecánico del calor)
Por lo que la ley de joule
queda expresada como:
