e-física - Eletricidade Básico

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

Pode-se determinar J por processo elétrico.  Coloca-se em um calorímetro uma resistência R conhecida.  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:

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 abaixo a curva pontilhada representa o fio AB já dilatado.

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.

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.


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.  Desse modo, o calor libertado pela resistência fica todo no interior do forno.

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..

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.  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.

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.  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. 

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 (figura abaixo).  Examine o leitor um fusível.

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