Desafio

O efeito Joule é o fenômeno em que um condutor, atravessado por uma corrente elétrica, transforma a energia elétrica em energia térmica, aquecendo-se. Alguns equipamentos utilizam esse como o seu princípio de funcionamento: é o caso de torneiras elétricas, chuveiros elétricos, fornos elétricos, churrasqueiras elétricas, entre outros.

No geral, esse fenômeno não é desejado, pois aumenta a temperatura dos condutores e desperdiça energia em forma de calor, ao invés de produzir outro tipo de trabalho, como é no caso de motores elétricos. Esse efeito é um dos responsáveis por especificações de segurança, como mínima seção do condutor de alimentação de um produto. Outro efeito, que pode causar problemas de segurança para o equipamento ou para o usuário, é o nível de tensão aplicado na alimentação do dispositivo.

Imagine a seguinte situação:

Sua resposta

Quando a corrente elétrica atravessa um condutor ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica, devido ao choque dos elétrons livres com os átomos do condutor. Esse fenômeno é denominado efeito térmico ou efeito Joule.

Enviado em: 10/12/2021 17:51

Padrão de resposta esperado

Quando um equipamento baseia-se no principio do efeito Joule, o seu comportamento é praticamente resistivo. O dispositivo comporta-se como um resistor e, portanto, quanto maior o nível de tensão, maior será a corrente elétrica que o percorre. Com maiores correntes, a potência dissipada no condutor pelo efeito Joule aumenta, ou seja, quanto maior a corrente, maior é o aquecimento do condutor, levando à fusão do material. Para evitar esse problema, a tensão máxima deve ser especificada.

O disjuntor tem a função de proteger os condutores de um excesso de corrente, que pode ter sido provocado por sobrecarga ou curto-circuito. Quando alguma dessas falhas ocorre, a corrente no condutor eleva-se e pode ocorrer a fusão do material por conta do aumento do efeito Joule.

A seção mínima do condutor é definida também por conta da potência dissipada pelo condutor, que apresenta maiores resistências quando sua área de seção transversal é diminuída. Para um mesmo nível de corrente elétrica, o condutor de seção menor apresentará uma maior dissipação de potência por efeito Joule, fazendo, assim, com que o material entre em fusão.

Por fim, a distância máxima especificada de 30m é válida para a seção mínima dos condutores, ou seja, quando se necessita aumentar a distância de instalação acima de 30m, a seção do condutor deverá ser aumentada. Esse fato deve-se ao condutor apresentar uma resistência que, para um mesmo valor de seção transversal, aumenta conforme o seu comprimento aumenta. Dessa maneira, a queda de tensão sobre o condutor, que se comporta como um resistor, será maior para maiores comprimentos do fio. Por norma, esses valores devem estar abaixo de 4% para instalações residenciais, portanto o comprimento máximo do fio está atrelado à sua seção nominal que deverá aumentar para comprimentos maiores que o definido pelo fabricante.