Efecto Joule y electrocución Principios físicos El efecto Joule establece que “el calor que desarrolla una corriente electrica la pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y al tiempo que dure la carriente”. Como fórmula, se expresa de la siguiente forma 2
Q = I Rt
!onde " es la energia energia calori#ca, $ es la corriente electrica, electrica, % es la resistencia y t es el tiempo.
Cuando una corriente atra&ie'a un conducto e&idencia un aumento de la temperatura temperatura porque porque a medida que pasan electrones electrones por un circuito circuito cerrado cerrado &an adquiriendo energia del generador y su energia cinetica &a en aumento. Cuando llega a un conductor , se producen c(oques con los atomos del condu conducto ctor, r, enton entonces ces,, los electr electron ones es entr entrega egan n parte parte de su energ energia ia a las las particulas #)as que comien'an a &ibrar emitiendo calor.
E)emplo
Calcular el calor generado por un aparato el*ctrico con una resistencia de ++ conectado a una red el*ctrica de -- / por el que circula una corriente de 0 1 durante 2+ minuto de funcionamiento Primero, debemos transformar los minutos en segundos, tendríamos que 2+ minutos equi&alen a 3 s. 4uego, usando la formula ya mencionada Q = I Rt = ( 4 ) A ∗55 Ω∗900 s =792000 J → 792 KJ 2
2
4a corriente el*ctrica produce calor o traba)o, si queremos despla'ar una determinada carga el*ctrica q desde un potencial a otro, cuya diferencia sea de / &oltios necesitaremos de un cierto traba)o. 5ientras m6s carga q necesitemos despla'ar o la diferencia de potencial entre dos puntos es m6s grande, mayor traba)o tendremos que desarrollar. Por lo que dic(o traba)o ser6 igual al producto entre carga q y la diferencia de potencial W = qV W = It V
Como sabemos que q7 $8t, podemos reempla'ar
9tili'ando la fórmula anterior y conociendo que P7:;t obtendremos que P=
ItV P P obien,I = = I ∗V por loque V = t I V
V = R∗ I o bien I =
V R
En el primer caso se obtendría que
2
P= R∗ I ∗ I = R∗ I
2
En el segundo caso
V ∗V V P= = R R
Por lo que obtendríamos di&ersas formas de calcular la potencia el*ctrica, que es medible en :atts. E)emplo
9n generador con un &olta)e de -- / en&ía una corriente de ,+ 1 a tra&*s de una l6mpara que tiene una resistencia de 00 =Cu6l ser6 la potencia requerida por dic(a l6mpara> % Podemos ocupar distintas siguiente
para su c6lculo, en este caso, usaremos la
0,5 ¿ ¿ 2
P= R∗ I → 440 Ω∗¿
Cuando se (abla de calor disipado se suele expresar en calorías. Para pasar de )ulios a calorías se multiplica por ,-0 con lo cual la expresión anterior podemos transformarla para que d* el resultado directamente en calorías. El n?mero de calorías es f6cil de calcular sabiendo que 2 )ulio 7,-0 cal o 2 cal7 0,2@ J "7 ,-0 8 $- 8 % 8 s E)emplo !eterminamos el calor producido por un conductor que tiene una resistencia de A3 o(m y una intensidad de corriente el*ctrica 2,B 1 en un tiempo de -+ segundos %eempla'amos en la ecuación "7 ,-0 8 2,BD - 1 8 A3 8 -+ s 7+@A,B@ cal 4a aplicación del efecto Joule se puede encontrar en los instrumentos el*ctricos que irradian calor, como por e)emplo la planc(a el*ctrica, el calentador de agua o un secador de pelo.
1plicaciones m*dicas terap*uticas 4a electroterapia es una disciplina que in&olucra a la electricidad en la medicina física y re(abilitación. En este caso, aparte de la intensidad, tambi*n se deben aplicar otros par6metros como la resistencia o el &olta)e. Como se (a mencionado, si uno agrega corriente a un conductor t*rmico
este aumenta su temperatura, lo que cumple un efecto t*rmico en el organismo que ayudaría a una aceleración del metabolismo.
Estudio como agente promotor de enfermedades 4a electrocución se produce cuando un organismo entra a formar parte de un circuito el*ctrico, con el paso de electricidad por sus te)idos. Cuando la corriente uye a tra&*s de un conductor la energía se deposita en el material en forma de calor. Esta energía puede estimarse de acuerdo a la ley de )oule.
%esistencia del organismo la resistencia que opone el cuerpo (umano tiene di&ersas componentes 2D !el interior del organismo Go todos los te)idos presentan la misma resistencia a la corriente el*ctrica ner&ios, &asos sanguíneos y m?sculos conducen la electricidad con m6s facilidad que te)idos m6s densos tal como grasa, tendones y (uesos. Por ello, en caso de ele&adas corrientes los te)idos de mayor resistencia ser6n los que antes se quemar6n. -D%esistencia de la piel la mayor parte de la resistencia se deber6 a la piel. "ue depende de factores como la (umedad, el grosor, el sudor o el estado de la piel.
!uración y trayectoria 5ientras mayor sea la exposición mayor &a a ser el daFo. En cuanto a la dirección se obser&a mayor peligro cuando la dirección de la corriente es &ertical, ya que tiene mayor probabilidad de producir infarto al miocardio o paro respiratorio.
Clínica del accidente eléctrico: En primer lugar (ay que considerar el efecto t*rmico, este depender6 de la resistencia del te)ido. El (ueso es el que mayor resistencia posee, por lo que irradiara m6s calor que afectara a los m?sculos adyacentes. 4as lesiones cut6neas se dar6n m6s en personas con piel con sudor o en ambientes (?medos. !ebido a la cantidad de agua, las articulaciones se &en m6s afectadas, produciendo la “quemadura del beso”. 1 ni&el &ascular, lesiones en los &asos disminuirían la perfusión tisular. 1 ni&el neurológico, existe una gran posibilidad de p*rdida de la conciencia H- m1D.
de eso, se deben reali'ar estudios imagenológicos y la curación de las (eridas.