La ley de Joule dice que cuando una corriente eléctrica circula por un conductor se desprende calor, y que ese calor crece con el cuadrado de la intensidad: Q = I² · R · t. Es la razón por la que se calientan los cables, las estufas o las tostadoras, y la que determina qué sección de cable hay que usar en cada circuito.
¿Qué es la ley de Joule?
La ley de Joule, formulada por el físico inglés James Prescott Joule en 1841, relaciona el calor generado con la corriente, la resistencia y el tiempo:
| Símbolo | Magnitud | Unidad |
|---|---|---|
| Q | Calor (energía) | julios (J) |
| I | Intensidad de corriente | amperios (A) |
| R | Resistencia del conductor | ohmios (Ω) |
| t | Tiempo | segundos (s) |
La potencia perdida en forma de calor es P = I² · R (en vatios). Como la intensidad está elevada al cuadrado, si se duplica la corriente, el calor se multiplica por cuatro. Por eso un cable se calienta mucho más cuando está cerca de su límite.
Ejemplo práctico: un cable de 2,5 mm²
La resistencia de un cable de cobre de 2,5 mm² es de unos 0,007 Ω por metro. Con una línea de 10 metros (20 m de cable contando la ida y la vuelta) tiene una resistencia de unos 0,14 Ω. Si circulan 16 A:
- P = I² · R = 16² · 0,14 ≈ 36 vatios de calor repartidos por todo el cable.
- Con 8 A, la mitad, el calor baja a unos 9 W, la cuarta parte.
Esa es la razón de que los circuitos se calculen con una sección de cable acorde a la corriente que van a transportar. Lo vemos en circuitos de una vivienda.
Aplicaciones de la ley de Joule
- Aparatos de calefacción: estufas, hornos, tostadoras, planchas, vitrocerámicas o termos eléctricos son resistencias que convierten casi toda la electricidad en calor.
- Fusibles: un hilo fino que se funde cuando la corriente es demasiado alta.
- Bombillas incandescentes: el filamento se calienta hasta emitir luz; la mayor parte de la energía se pierde en forma de calor.
Efectos no deseados
- Calentamiento de cables y enchufes: una conexión floja aumenta la resistencia en ese punto y el calor se concentra. Es una de las causas de que se queme un enchufe.
- Pérdidas en el transporte de energía: parte de la electricidad se pierde en forma de calor en las líneas. Por eso se transporta a muy alta tensión: con tensión mayor la corriente es menor para la misma potencia, y las pérdidas por I²·R bajan mucho.
- Calentamiento de aparatos electrónicos: los componentes se calientan y necesitan disipadores o ventilación.
Cuánta energía es un julio
El julio es una unidad muy pequeña. En electricidad doméstica se usa el kilovatio hora (kWh): 1 kWh = 3,6 millones de julios. Una estufa de 2.000 W encendida durante una hora produce 2 kWh, es decir, 7,2 millones de julios de calor.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la ley de Joule?
Q = I² · R · t, donde Q es el calor en julios, I la intensidad en amperios, R la resistencia en ohmios y t el tiempo en segundos.
¿Por qué se calientan los cables?
Porque tienen resistencia: al circular corriente parte de la energía se transforma en calor. Cuanta más corriente y más resistencia, más calor.
¿Por qué la sección del cable es importante?
Un cable más grueso tiene menos resistencia y se calienta menos con la misma corriente, por lo que es más seguro.
