Potenza elettrica ed effetto Joule: potenza dissipata, effetto Joule e sue applicazioni, kilowattora come unità di energia

Effetto Joule e potenza dissipata

Quando la corrente attraversa un conduttore, gli elettroni urtano contro il reticolo cristallino e trasformano energia elettrica in calore: è l'effetto Joule. La rapidità della trasformazione è la potenza elettrica, $P=V\cdot I$. Combinando con la prima legge di Ohm $V=R\cdot I$ si ottiene la potenza dissipata da una resistenza: $P=R\cdot I^2$; equivalentemente $P=\frac{V^2}{R}$. A parità di $R$, raddoppiando $I$ la potenza diventa quattro volte maggiore.

Energia e kilowattora

L'energia dissipata in un intervallo $\Delta t$ è $E=P\cdot\Delta t$, quindi $E=R\cdot I^2\cdot\Delta t$. Nel SI si usa il joule, ma in bolletta si adopera il kilowattora: $1\text{ kWh}=3,6\cdot10^6\text{ J}$. Il kilowattora misura energia, non potenza: serve a confrontare i consumi domestici. Un apparecchio da 2 kW acceso per 0,5 h consuma 1 kWh; con 0,20 €/kWh il costo è 0,20 €.

• L'effetto Joule è utile in phon, stufe e forni, ma implica dispersioni nei conduttori.
• Per esempio, una stufa elettrica usa l'effetto Joule per riscaldare, mentre nei cavi lo stesso fenomeno rappresenta una perdita.
• La potenza dipende dal quadrato della corrente: è un punto chiave per capire il riscaldamento dei fili.