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Resumen del Efecto Joule, Resúmenes de Física

Breve resumen del efecto joule y que lo genera.

Tipo: Resúmenes

2019/2020

Subido el 08/12/2020

andres-javier-florido-sarmiento
andres-javier-florido-sarmiento 🇨🇴

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Andrés Javier Florido Sarmiento - 4191443
Carlos Santiago Romero Montoya - 4202156
1. EFECTO JOULE.
El efecto joule es un fenómeno, el cual genera emisión de calor producido por medio
del movimiento de cargas eléctricas (electrones), siendo emitido atreves de un
material conductor. Esta emisión es conocida como “Perdidas Energéticas”, y están
presentes en todos los procesos, sean industriales o cotidianos, debido a que no
hay materiales que tenga una oposición al movimiento de cargas eléctricas
(intensidad eléctrica) de 0%.
Su principio se basa en la energía generada por los choques de las cargas de la
corriente eléctrica con los átomos de los conductores (material por donde se
transporta la corriente), y en las diferencias de temperaturas frente al ambiente en
el cual se efectúa. Esto anterior, se debe a que los choques generados de las cargas
con los átomos del conductor, provocan que estos átomos empiecen a moverse, lo
cual, produce un aumento de energía cinética en estos, por la desestabilización de
posición de los átomos, y así, un aumento de energía en forma de calor (aumento
de temperatura), lo cual, al interactuar frente a un ambiente con temperatura menor,
esta energía empezará a cederse para buscar un equilibrio térmico.
Por esta razón, al prender un bombillo, después de un tiempo, se empieza a calentar
el ambiente con el cual este objeto interactúa.
La intensidad de este efecto depende de cinco (5) variables, las cuales son:
- INTENSIDAD DE CORRIENTE: esta intensidad de corriente se traduce en la
cantidad de electrones que estas “viajando” por el conductor. Al tener una
mayor cantidad de electrones en nuestro conductor, estos generaran
mayores choques, a lo que se puede entender como mayor producción de
energía.
- RESISTENCIA: esta, al ser la oposición al flujo de corriente, la intensidad de
la corriente es inversamente proporcional a la resistencia. Esta resistencia se
presenta como un objeto (bombilla, etc) o como material resistivo en cables.
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Andrés Javier Florido Sarmiento - 4191443 Carlos Santiago Romero Montoya - 4202156

1. EFECTO JOULE. El efecto joule es un fenómeno, el cual genera emisión de calor producido por medio del movimiento de cargas eléctricas (electrones), siendo emitido atreves de un material conductor. Esta emisión es conocida como “Perdidas Energéticas”, y están presentes en todos los procesos, sean industriales o cotidianos, debido a que no hay materiales que tenga una oposición al movimiento de cargas eléctricas (intensidad eléctrica) de 0%. Su principio se basa en la energía generada por los choques de las cargas de la corriente eléctrica con los átomos de los conductores (material por donde se transporta la corriente), y en las diferencias de temperaturas frente al ambiente en el cual se efectúa. Esto anterior, se debe a que los choques generados de las cargas con los átomos del conductor, provocan que estos átomos empiecen a moverse, lo cual, produce un aumento de energía cinética en estos, por la desestabilización de posición de los átomos, y así, un aumento de energía en forma de calor (aumento de temperatura), lo cual, al interactuar frente a un ambiente con temperatura menor, esta energía empezará a cederse para buscar un equilibrio térmico. Por esta razón, al prender un bombillo, después de un tiempo, se empieza a calentar el ambiente con el cual este objeto interactúa. La intensidad de este efecto depende de cinco (5) variables, las cuales son: - INTENSIDAD DE CORRIENTE: esta intensidad de corriente se traduce en la cantidad de electrones que estas “viajando” por el conductor. Al tener una mayor cantidad de electrones en nuestro conductor, estos generaran mayores choques, a lo que se puede entender como mayor producción de energía. - RESISTENCIA: esta, al ser la oposición al flujo de corriente, la intensidad de la corriente es inversamente proporcional a la resistencia. Esta resistencia se presenta como un objeto (bombilla, etc) o como material resistivo en cables.

  • DIFERENCIA DE POTENCIAL: a mayor diferencia de potencial se generará mayor movimiento, causando mayor energía.
  • TIEMPO: el objeto al estar a un prolongado tiempo tendrá una constancia de mayores choques, lo cual generará mayor energía.
  • POTENCIA: la cual es la relación entre la resistencia, intensidad y diferencial de potencial. Estas variables se pueden relacionar por medio de las siguientes ecuaciones: 𝑃 = 𝑉. 𝐼 (ecuación 1) 𝐸 = 𝑃. 𝑡 (ecuación 2) En donde al reemplazar la ecuación 1 en la ecuación 2, se puede expresar la energía disipada en forma de calor como: 𝐸 = 𝑉. 𝐼. 𝑡 1.1. APLICACIONES DEL EFECTO JOULE El efecto Joule esta relacionado con muchos artefactos que se utilizan diariamente, debido a que este efecto genera emisión de calor, pero así mismo, al utilizar una baja resistencia para aumentar el calor generado, se corre el riesgo de causar un corto circuito. Algunos de estos artefactos son:
  • Calentador eléctrico
  • BBQ
  • Ducha eléctrica
  • Plancha
  • Iluminación
  • Secadores
  • Soldador eléctrico

y, por lo tanto, no pueden circular en arcos abiertos. Se acumulan cargas en los extremos del laminado, en un proceso análogo al efecto Hall, produciendo campos eléctricos que se oponen a una mayor acumulación de cargas y a su vez eliminando las corrientes parásitas. Mientras más corta sea la distancia entre laminados adyacentes (por ejemplo, mientras mayor sea el número de laminados por unidad de área, perpendicular al campo aplicado), mayor será la eliminación de las corrientes de Foucault y, por lo tanto, menor el calentamiento del núcleo. En la mayoría de los casos, las corrientes parásitas son un efecto indeseable, pero bien utilizado, puede ser de gran provecho, tomando el calor producido para el calentamiento por inducción magnética en procesos para recocido de piezas cerámicas, endurecimiento superficial, fusión, forjado en caliente, soldadura, entre otros. Fuente: https://ikastaroak.birt.eus/edu/argitalpen/backupa/20200331/1920k/es/IEA/E/E04/es_IEA_E 04_Contenidos/website_163_corrientes_parsitas_o_de_foucault.html

3. FLUJO DE DISPERSIÓN A continuación se explica este concepto mediante el principio de funcionamiento de los motores de inducción trifásico, el cual está centrado en el campo magnético giratorio creado en el núcleo del estator, cuando por sus devanados circula un sistema trifásico de corrientes sinusoidales, así mismo este campo magnético giratorio presente en el estator, induce un campo magnético en el rotor, que interactúa con el campo magnético del estator, generando el movimiento de rotación. Tanto el campo magnético del estator como el del rotor, no se confinan totalmente en sus respectivos circuitos magnéticos, sino que parte de ellos circulan por el sector externo de sus respectivos circuitos, modificándose entre sí, estos flujos externos se manifiestan esencialmente en la parte externa de la carcasa del

estator (flujo de dispersión estatórico) y el eje del motor (flujo de dispersión axial), el flujo de dispersión es esencialmente producido por el sistema trifásico de corrientes del estator, mientras que el flujo de dispersión axial en una combinación de los dos campos magnéticos presentes en el motor. En general la presencia del flujo de dispersión está relacionado con diversas causas, entre las que se pueden mencionar: la imposibilidad de construir máquinas perfectamente simétricas, asimetrías en los circuitos eléctricos y magnéticos del motor (asimetrías en la disposición de las bobinas y de las ranuras), y anisotropías propias de los materiales con los cuales fue construida la máquina. La monitorización continua de las variables de corriente en el devanado de campo y el flujo de dispersión, y su posterior análisis a través del contenido espectral, permiten predecir anomalías en los circuitos eléctricos o magnéticos, dichas anomalías se relacionan con los cambios en amplitud o frecuencia que aparezcan al evaluar el contenido espectral. El flujo en su mayoría queda confinado en el núcleo del transformador., por lo que el flujo disperso es el flujo que no queda confinado en el núcleo del circuito magnético, es decir, aquel flujo que en lugar de cerrarse por el núcleo se cierra por el aire. Aunque para cálculos exactos es necesario tenerlo en cuenta, para muchos cálculos se desprecia dicho flujo Fuente: https://filadd.com/doc/08-circuitos-magneticos-pdf-electrotecnia-general