As leis de Ohm permitem calcularmos importantes grandezas físicas, como a tensão, corrente e a resistência elétrica dos mais diversos elementos presentes em um circuito. No entanto, essas leis só podem ser aplicadas a resistências ôhmicas, isTo é, corpos cujas resistências tenham módulo constante. Show → 1ª lei de OhmA 1ª lei de Ohm determina que a diferença de potencial entre dois pontos de um resistor é proporcional à corrente elétrica que é estabelecida nele. Além disso, de acordo com essa lei, a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos.
r – resistência elétrica i – corrente elétrica Na lei mostrada na figura acima, chamamos de U a tensão elétrica ou o potencial elétrico. Essa grandeza é escalar e é medida em Volts. A diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito, por sua vez, indica que ali existe uma resistência elétrica, como mostra a figura:
Veja também: Associação de resistores Essa diferença decorre do consumo da energia dos elétrons, uma vez que essas partículas transferem parte de sua energia aos átomos da rede cristalina, quando conduzidos por meios que apresentem resistência à sua condução. O fenômeno que explica tal dissipação de energia é chamado de efeito Joule. A figura abaixo mostra o perfil do potencial elétrico antes e após a passagem da corrente por um elemento resistivo de um circuito elétrico, observe a queda de energia: Quando a corrente elétrica é conduzida em um corpo com resistência elétrica, parte de sua energia é dissipada. A corrente elétrica i mede o fluxo de cargas pelo corpo em Ampères, ou em C/s. A corrente elétrica é diretamente proporcional à resistência elétrica dos corpos: quanto maior a resistência elétrica de um corpo, menor será a corrente elétrica a atravessá-lo. → 2ª lei de OhmA resistência elétrica R é uma propriedade do corpo que é percorrido por uma corrente elétrica. Essa propriedade depende de fatores geométricos, como o comprimento ou a área transversal do corpo, mas também depende de uma grandeza chamada de resistividade. Tal grandeza relaciona-se exclusivamente ao material do qual um corpo é formado. A lei que relaciona a resistência elétrica a essas grandezas é conhecida como segunda lei de Ohm. A segunda lei de Ohm é mostrada na figura abaixo: R – resistência elétrica (Ω) ρ – resistividade (Ω.m) L – comprimento (m) A – área transversal (m²) Chamamos de resistor ôhmico todo corpo capaz de apresentar resistência elétrica constante para um determinado intervalo de tensões elétricas. O gráfico de tensão em função da corrente elétrica para os resistores ôhmicos é linear, como mostra a figura abaixo:
Tomando-se o segmento reto do gráfico, sabe-se que o potencial elétrico entre os terminais de um resistor sofrerá uma variação em seu potencial elétrico que é sempre proporcional à corrente elétrica que o percorre, como mostra a figura abaixo: Analisando o gráfico mostrado acima, vemos que a resistência elétrica pode ser entendida como a inclinação da reta, dada pela tangente do ângulo θ. Como sabemos, a tangente é definida como a razão entre os catetos oposto e adjacente e, portanto, pode ser calculada com a fórmula R = U/i, no caso em que as resistências são ôhmicas. Veja também: 5 coisas que você deve saber sobre Eletricidade → Cálculo da potência elétrica pela lei de OhmPor meio da lei de Ohm, é possível determinar a potência elétrica que é dissipada por um resistor. Tal dissipação de energia ocorre em razão do efeito Joule, por isso, ao calcularmos a potência dissipada, estamos determinando a quantidade de energia elétrica que um resistor é capaz de converter em calor, a cada segundo. Existem algumas fórmulas que podem ser usadas para calcular a potência elétrica, confira algumas delas: P – Potência elétrica (W) E – Energia (J) Δt – Intervalo de tempo (s) R – Resistência (Ω) i – Corrente elétrica (A) U – Potencial elétrico (V) → Fórmulas das leis de OhmConfira as fórmulas da 1ª e da 2ª lei de Ohm: 1ª lei de Ohm: 2ª lei de Ohm: MaceteHá um macete que pode facilitar o uso da 1ª lei de Ohm. Esse macete, chamado de macete do triângulo, consiste em tamparmos a variável que queremos descobrir no triângulo mostrado abaixo, de forma que revelemos a fórmula a ser usada. Confira:
Por exemplo, se quisermos calcular o potencial elétrico (U), basta tamparmos o U na figura acima, dessa forma, veremos que U é igual à corrente elétrica (i) multiplicada pela resistência (R). De maneira similar, se tamparmos a corrente elétrica (i), veremos que ela pode ser calculada pela divisão de U com R. Leia também: Macetes de fórmulas de Física Exercícios resolvidos1) Um resistor ôhmico, de resistência igual a 10 Ω, é atravessado por uma corrente elétrica de 1,0 A. Determine a queda de potencial que uma corrente elétrica sofre ao passar por esse resistor e assinale a alternativa correspondente: a) 5 V b) 25 V c) 15 V d) 20 V e) 10 V Resolução: Para calcularmos a diferença de potencial que a corrente sofre ao passar pelo resistor podemos utilizar a lei de Ohm. Observe: Gabarito: Letra E. 2) Quando atravessado por uma corrente elétrica de 1,5 mA, a diferença de potencial nos terminais de um resistor ôhmico é de 1,5 V. Assinale a alternativa que indica o módulo da resistência elétrica desse resistor: a) 1.10-³ Ω b) 1.10³ Ω c) 1,5.10-3 Ω d) 2,25.103 Ω e) 1 Ω Resolução: Para resolver esse exercício, faremos uso da lei de Ohm. Para tanto, precisamos perceber que a corrente elétrica dada no enunciado do exercício foi informada na unidade de mA (miliampère), um submúltiplo do Ampère que equivale a 10-3 A, observe o processo do cálculo: Gabarito: Letra B. Por Me. Rafael Helerbrock
Resistores são componentes elétricos presentes em quase todos os circuitos. De modo geral, eles representam os trechos do circuito elétrico pelos quais a corrente tem dificuldade de circular. Quanto maior for essa dificuldade, dizemos que maior é a resistência elétrica do resistor. Resistores podem ser adicionados a um circuito a fim de limitar a corrente elétrica que passa por determinados ramos e, assim, proteger a estrutura eletrônica do sistema, mas na maioria das vezes eles são decorrentes da resistência oferecida pelos próprios átomos do condutor, que interagem com os elétrons livres e dificultam a circulação destes. Quando os elétrons tentam atravessar um resistor, eles colidem com os átomos deste e acabam perdendo uma parte de sua energia cinética. A perda dessa energia na forma de calor é denominada Efeito Joule e é uma característica marcante dos resistores. Dessa forma, os resistores também podem ser vistos como uma representação das perdas energéticas do circuito e a resistência elétrica como uma medida de quanto calor está sendo dissipado. Já que essa interação entre os elétrons e os átomos do condutor é, praticamente, inevitável, é quase impossível encontrarmos um circuito sem pelo menos um resistor em sua composição. Na realidade, em temperaturas baixíssimas, próximas de 3 Kelvin (-270 ℃), alguns metais experienciam um fenômenos denominado Supercondução, no qual a resistência elétrica natural do metal cai, abruptamente, para zero e os elétrons “flutuam” sobre os átomos, o que significa, essencialmente, que a corrente elétrica é infinita. Um resistor pode ser representado de duas maneiras distintas em um circuito elétrico:
No circuito abaixo, por exemplo, temos um resistor com resistência elétrica igual a R associado a um gerador de tensão elétrica U, resultando numa corrente elétrica i:
Essas 3 unidades são relacionadas pela seguinte equação, de extrema importância na eletrodinâmica:
Relação entre a tensão, resistor e corrente. em que a ddp U, no Sistema Internacional, é medida em volts, a corrente i é medida em ampères e a resistência elétrica R é medida em ohms. De modo geral, resistores são classificados em ôhmicos e não-ôhmicos. Chama-se de resistor ôhmico aquele que segue a Lei de Ohm, a qual diz que, quando se mantém a temperatura constante, a razão , ou seja, a própria resistência elétrica, também se mantém constante. Na época que essa lei foi enunciada, todos os resistores conhecidos obedeciam essa lei, ou seja, a resistência elétrica de determinado resistor variava unicamente caso a temperatura também variasse. Entretanto, com novas tecnologias sendo desenvolvidas, atualmente são conhecidos os que não seguem mais essa lei, ou seja, cuja resistência pode variar conforme se alteram os valores de U e de i, mesmo mantendo a temperatura constante. Esses novos resistores são chamados, portanto, de não-ôhmicos. Um detalhe que deve ser ressaltado, contudo, é que a equação U=R.i é válida para todo tipo de resistor, ôhmicos e não-ôhmicos. Uma forma bem intuitiva e interessante de se representar a diferença entre os dois tipos de resistores é por meio de um gráfico de U em função de i. Um resistor será ôhmico se, e somente se, esse gráfico for uma reta que passe pela origem. Qualquer gráfico distinto disso certamente representa um resistor não-ôhmico.
Note que o coeficiente angular dessa reta é a própria resistência elétrica do resistor. Dessa forma, quanto maior for essa resistência, mais próximo do eixo y a reta estará, evidenciando a dificuldade da corrente de atravessar o resistor.
Pelo simples fato de o gráfico não ser uma reta passando pela origem já podemos garantir essa classificação do resistor. Depois de concluir que a resistência elétrica de resistores ôhmicos não variava quando, à temperatura constante, se variava a tensão elétrica e a corrente elétrica, Simon Ohm passou a estudar de quais fatores a resistência elétrica dependia. Após estudar a resistência de fios condutores, ele concluiu que ela depende do material do qual é feito o condutor e de características geométricas deste, chegando à seguinte fórmula:
em que ρ é uma constante denominada resistividade (característica do material de que é feito o fio), L é o comprimento do fio condutor analisado e A é a sua área de secção transversal. Você pode estar se perguntando, entretanto, e a temperatura? A primeira Lei de Ohm previa que variações na temperatura culminavam com mudanças na resistência elétrica, mas a temperatura não se encontra na fórmula da segunda Lei de Ohm. Na realidade, a temperatura influencia de duas maneiras distintas na resistência. A primeira é por meio de dilatação térmica. Ao se variar a temperatura, a área de secção e o comprimento do fio também serão alterados, afetando a resistência elétrica. A segunda é por meio do ρ, que além de depender do material de que é feito o condutor, depende de a que temperatura está esse condutor. Como já foi dito, o Efeito Joule representa a dissipação de energia por meio de calor ao longo do circuito e é de extrema importância no estudo dos resistores. Agora, como podemos calcular quanto exatamente de energia está sendo liberada na forma de calor? De modo geral, existem duas fórmulas de potência elétrica que são muito úteis para resistores. Dado um resistor de resistência elétrica R, submetido à uma diferença de potencial U e percorrido por corrente i, a potência elétrica dissipada por esse resistor é dada por:
Com isso, se soubermos durante quanto tempo, o circuito se manteve operante, podemos calcular a energia dissipada por meio de:
 Exercício de fixação ENEM/2017 Dispositivos eletrônicos que utilizam materiais de baixo custo, como polímeros semicondutores, têm sido desenvolvidos para monitorar a concentração de amônia (gás tóxico e incolor) em granjas avícolas. A polianilina é um polímero semicondutor que tem o valor de sua resistência elétrica nominal quadruplicado quando exposta a altas concentrações de amônia. Na ausência de amônia, a polianilina se comporta como um resistor ôhmico e a sua resposta elétrica é mostrada no gráfico. O valor da resistência elétrica da polianilina na presença de altas concentrações de amônia, em ohm, é igual a: |
A curva característica de um resistor é mostrada abaixo Qual e a resistência R do resistor
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