Joule efektua

Joule efektua eroale elektriko batetik korronte bat igarotzerakoan beroa askatzen duen fenomenari deitzen zaio. Elektroien talken ondorioz hauen energia zinetikoa bero bihurtzen delako gertatzen da.

Bonbilla baten harizpia, lan-tentsioa baino tentsio txikiago baten eraginpean. Joule efektuaren eraginez harizpiaren berotzea ikusten da.

Askatutako bero kopurua korrontearen intentsitatearen karratuarekiko eta eroalearen erresistentziarekiko zuzenki proportzionala da:

$Q=I^{2}\cdot R\cdot t$

non:

• Q = beroa, Jouletan den,
• I = korrontearen intentsitatea, anperetan den,
• R = erresistentzia, ohmetan den,
• t = denbora, segundutan den.

Joule efektuak ez dauka korrontearen norantzarekiko menpekotasunik.

Erlazio hau Jouleren lehen legea edo Joule-Lenz legea izenekin ezagutzen da. Izena bere aurkitzaileagatik datorkio, James Prescott Joule fisikari britainiarra.

Joule efektuaren erabilpen praktikoaren adibide batzuk bonbilletan harizpia berotuz argia sortzea, labe elektrikoetan beroa sortzea, edo fusible baten korronte altuegia dagoenean fusiblea erre eta korrontea etetea dira. Efektuaren nahigabeko ondorio adibide bat energia elektrikoa garraiatzeko aireko lineatan energia elektrikoa galtzea da.

Formulak

Korronte zuzenean

Korronte zuzenean, Joule efektuarentzat formula ohikoena hurrengoa da:

$P=VI$

non:

• P potentzia elektrikoa den, denbora unitatean bero energia bihurtutako energia elektriko kopurua, wattetan (W) neurtua,
• I erresistentzia (osagaia) edo beste elementu bat zeharkatzen duen intentsitate elektrikoa den, anperetan neurtua,
• V elementuaren terminaleen arteko potentzial diferentzia den, voltetan neurtua.

Ohmen legea ere erabili daitekeenean, formula beste era baliokide batzutan idatzi daiteke:

$P=IV=I^{2}R=V^{2}/R$

non R erresistentzia elektrikoa den, ohmetan neurtua.

Korronte alternoan

Korrontea aldakorra denean, korronte alternoko zirkuituetan gertatzen den kasua,

$P(t)=I(t)V(t)$

non t denbora den, segundutan neurtua, eta P aldiuneko potentzia elektrikoa, bero energia bihurtutako energia elektrikoa den, wattetan neurtua

Orokorrean, batazbesteko potentzia aldiunekoa baino interesgarriagoa da:

$P_{avg}=I_{rms}V_{rms}=I_{rms}^{2}R=V_{rms}^{2}/R$

non avg batazbesteko balioa den, eta rms balio efikaza den.

Formula hauek erresistentzia (osagaia) idealentzat balio dute, erreaktantziarik gabekoak. Erreaktantzia ez bada zero, formulak hurrengoak dira:

$P_{avg}=I_{rms}V_{rms}\cos \phi =I_{rms}^{2}\operatorname {Re} (Z)=V_{rms}^{2}\operatorname {Re} (Y^{*})$

non $\phi$ korronte eta tentsioaren arteko desfasea, $\operatorname {Re}$ zati erreala, Z inpedantzia, eta Y* admitantziaren konjugatua diren (=1/Z*).

Elektrizitatea goi tentsioaz garraiatzeko arrazoia

Energia elektrikoa garraiatzeko aireko lineatan goi tentsioa erabiltzen da Joule efektuaren eragina gutxitzeko. Energia elektrikoa kontsumitzaileek erabiltzeko da, garraio lineatan Joule efektuagatik askatzen energia termikoa nahigabeko ondorio bat delarik, galdutako energia.

Potentzia elektriko kopuru bat tentsio haundiagoarekin eta korronte txikiagoarekin, edo tentsio txikiagoarekin eta korronte haundiagoarekin garraiatu daiteke. Kable elektrikoetan galtzen den energia erresistentziarekiko proportzionala eta korrontearen karratuarekiko porportzionala denez, korronte txikia goi tentsioarekin erabiltzeak Joule efektuagatik galdutako energia kopurua gutxitzen du —edo energia galtze kopuru berbererako kable txikiagoak erabiltzeko aukera ematen du—. Tentsioaren egokitzeak egiteko transformadoreak erabiltzen dira.

Kanpo estekak

• Datuak: Q21014200