Efecto Joule

Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor[1]​[2]​ debido a los constantes choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.El nombre es en honor a su descubridor, el físico británico James Prescott Joule.El calentamiento resistivo fue estudiado primero por James Prescott Joule en 1841 e, independientemente, por Heinrich Lenz en 1842.Mediante la variación de la corriente y la longitud del alambre dedujo que el calor producido era proporcional al cuadrado de la corriente multiplicado por la resistencia eléctrica del alambre.[4]​ Para explicar el fenómeno desde la física clásica, se puede utilizar el modelo de Drude.Este modelo supone que un material conductor está formado microscópicamente por una red de iones positivos inmóviles rodeados por electrones libres moviéndose por la red que vienen a conformar una nube de electrones.Los iones están formados por el núcleo del átomo de material conductor y sus electrones no libres.Esta nube de electrones libres evita que los iones se repelan, permitiendo así que estos conformen la red o estructura atómica del material.La nube de electrones se encuentra en movimiento caótico debido a la energía proporcionada por la temperatura, pero no produce una corriente eléctrica neta porque no es direccional.Sin embargo, debe existir un factor que limite la velocidad de los electrones y, por lo tanto, la corriente.Las colisiones entre los electrones y la red son favorecidas por: Cuando pasa corriente por un alambre aumenta su temperatura.La energía térmica que así se obtiene es producida indirectamente por la fuente del campo eléctrico, a través de los electrones libres y la red.[6]​ Este efecto es utilizado para calcular la energía disipada en un conductor atravesado por una corriente eléctrica de la siguiente manera:La potencia P disipada en un conductor es igual a la diferencia de potencial V a la que está sometido multiplicada por la intensidad de corriente I que lo atraviesa.El efecto Joule se utiliza en incontable número de aparatos y procesos industriales.La parte del aparato que convierte la energía eléctrica en calor mediante el efecto Joule se llama elemento de calefacción.