Efisica

Aplicações do efeito Joule

 

As aplicações do efeito Joule são muitíssimo numerosas. Assinalaremos aqui algumas bastante comuns.

 

1. Determinação de J

 

Pode-se determinar J por processo elétrico. Coloca-se em um calorímetro uma resistência R conhecida (fig. 147). Faz-se passar por ela uma corrente de intensidade I conhecida, durante um tempo t. A energia absorvida pela resistência durante o tempo t é:

Com o calorímetro se mede a quantidade de calor Q proveniente dessa energia W. Calcula-se J pelo quociente:

calorímetro

Figura 147

 

2. Amperímetro térmico

 

Amperômetros são instrumentos que medem a intensidade de corrente elétrica. Há vários tipos de amperômetros, baseados em vários fenômenos físicos. Um deles, que se baseia no efeito Joule, é o amperômetro térmico. Consiste em um fio metálico AB pelo qual se faz passar a corrente que se quer medir. Em comunicação com esse fio está um ponteiro. Quando a corrente passa, o condutor AB se aquece e se dilata. Sabemos que essa dilatação é diretamente proporcional à variação de temperatura; esta é diretamente proporcional à quantidade de calor, que por sua vez é diretamente porporcional ao quadrado da intesidade da corrente. Então a dilatação do fio AB é diretamente proporcional ao quadrado da intesidade da corrente. Com a dilatação do fio o ponteiro se desloca diante de uma escala. O construtor do amperômetro gradua essa escala de maneira que cada posição do ponteiro marque diretamente a corrente que passa pelo fio AB. Na figura 148 a curva pontilhada representa o fio AB já dilatado.

Amperímetro térmico

Figura 148

Esse amperômetro é cômodo porque mede a intensidade da corrente tanto quando ela assa num sentido como no outro. Além disso, é de construção barata.

 

 

Observação

 

Vemos que, para medirmos a intensidade da corrente que passa num trecho MN de um circuito o amperômetro deve estar ligado em série nesse trecho, para ser percorrido pela corrente a ser medida. Isso é uma regra geral: um medidor de intensidade de corrente deve ser ligado em série no trecho correspondente (fig. 149).

amperômetro

Figura 149

 

3. Fornos

 

Nos laboratórios e na indústria se usam fornos elétricos para obtenção de temperaturas elevadas. O forno contém uma resistência elétrica que liberta calor com a passagem da corrente. Ele é revestido externamente com uma substância que transmite mal o calor, como por exemplo amianto (fig. 150). Desse modo, o calor libertado pela resistência fica todo no interior do forno.

forno elétrico

Figura 150

 


4. Aquecedores

 

Os aquecedores elétricos baseiam-se todos no efeito Joule, qualquer que seja a finalidade a que se destinam: pode ser um fogão elétrico, ou um aquecedor elétrico usado em laboratório, ou um “ferro de passar roupa”, ou um “chuveiro elétrico” (que é um aquecedor de água), etc..

 


5, Lâmpadas de incandescência

 

A lâmpada de incandescência consta de um fio de resistência R, chamado filamento, encerrado em um bulbo de vidro no qual se faz o vácuo. Uma extremidade do fio é ligada à rosca da lâmpada; a outra é ligada a um pedaço de metal A colocado na base da lâmpada (fig. 151). Quando “enroscamos” a lâmpada no seu suporte, o filamento fica ligado ao circuito elétrico através da rosca e da peça A. A quantidade de calor libertada pelo filamento aumenta a sua temperatura a ponto de ele ficar incandescente e emitir luz. Examine o leitor como está feita a ligação do filamento numa lâmpada de incandescência.

lâmpada de incandescência

Figura 151

 

 

6. Fusíveis de segurança

 

Em uma instalação elétrica sempre são usados fios capazes de suportar uma certa intensidade de corrente. A corrente não deve atingir valores muito mais elevados do que o valor previsto porque senão o calor libertado por efeito Joule pode fundir os fios e estragar a instalação. Mas, num circuito podem acontecer certos acidentes que elevam o valor da corrente. Para proteger a instalação liga-se em série no circuito um pequeno condutor de chumbo F (fig. 152). Se por acaso o valor da corrente subir, o calor produzido funde antes o chumbo do que os outros condutores. O chumbo fundido interrompe o circuito e a corrente deixa de passar.
circuito elétrico com fusível

Figura 152

Esse condutor de chumbo é chamado fusível. No comércio encontram-se fusíveis cuja intalação é muito simples. Eles possuem uma rosca, análoga à rosca das lâmpadas de incandescência. E na base, também possuem uma peça metálica A isolada da rosca. O pedaço de chumbo é ligado entre a rosca e a peça A (fig. 153). Examine o leitor um fusível.

fusível

Figura 153

 

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