RESISTORES

 RESISTORES

 

Resistor é todo condutor que, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, transforma energia elétrica em térmica (efeito Joule). Os resistores estão presentes em aparelhos como: chuveiros elétricos, torneiras elétricas, ferros elétricos, lâmpadas elétricas incandescentes etc.

Quando ocorre a passagem da corrente elétrica em um resistor, observa-se choques dos elétrons livres contra os átomos do condutor. Nestes choques, os elétrons transferem parte de sua energia aos átomos, ocasionando um aumento de temperatura.

 

A esta "oposição" que os elétrons encontram, denomina-se resistência elétrica, que é representada pela letra R, e a sua unidade no SI será o ohm, cujo símbolo é a letra grega "ômega": W. O nome se deve a uma homenagem ao cientista alemão George Simon Ohm (1787-1854).

 

1ª. Lei de Ohm

 

Considere um resistor, mantido a uma temperatura constante, percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, quando entre seus terminais for aplicada a ddp U.

Alterando-se a ddp sucessivamente para U1, U2, ..., o resistor passa a ser percorrido por corrente de intensidade i1, i2, ...

Verifica-se, experimentalmente, que mantida a temperatura constante, a razão entre a ddp aplicada e a respectiva intensidade de corrente é constante e denominada resistência do resistor:

Da relação acima, podemos concluir que a intensidade de corrente elétrica é diretamente proporcional à ddp e que a constante R representa a resistência elétrica do condutor. Logo:

 

U = R . i

 

Assim, pode-se enunciar a lei de Ohm:

"Em um resistor mantido à temperatura constante, a ddp

aplicada aos seus terminais é diretamente proporcional

à intensidade de corrente que o atravessa".

 

Os condutores que obedecem a Lei de Ohm são chamados de ôhmicos ou lineares. 

Observe graficamente a relação entre U x i:

 

Para resistores não-ôhmicos, o gráfico U x i  não é representado por uma reta:

 

Observa-se, que nesse caso, a resistência não é constante, sendo chamada de resistência aparente, mas isso não impede que ela seja calculada no ponto desejado.

 

Para facilitar as relações observadas na lei de Ohm, pode-se usar o triângulo de Ohm, onde:

i = corrente elétrica

R = resistência

U = tensão

2.ª Lei de Ohm

 

Além de verificar a relação entre tensão e a intensidade da corrente em um condutor, Ohm verificou que a resistência elétrica de um condutor depende do tipo de material usado e das suas dimensões.

Considere um fio condutor de comprimento L, área de secção transversal A.

Experimentalmente, verifica-se que a resistência elétrica de um condutor depende:

- do comprimento (L)

- da área de secção transversal (A)

- da natureza do condutor (r)

 

 

Quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência.

Quanto maior a área de secção transversal, menor a resistência.

Condutores de mesmo comprimento e mesma área de secção podem apresentar resistências elétricas diferentes, se forem de materiais diferentes. Caracteriza-se a influência do material pela grandeza resistividade elétrica do material. Essas relações de dependência podem ser demonstradas pela expressão:

 

A constante de proporcionalidade r (letra grega rô) denomina-se resistividade do material.

A resistividade depende de:

·         Material

·         Temperatura

 

Unidade da resistividade no SI ® W . m (ohm . metro)

 

Corrente elétrica e D.D.P.

 CONCEITOS BASICOS 

 

CONDUTORES E ISOLANTES

 

Condutor elétrico é todo meio material que permite a passagem de elétrons. De forma geral, pode-se observar os metais são bons condutores pois possuem “elétrons livres” que são os elétrons da última camada de um átomo, também chamada camada de valência e dessa forma são fracamente ligados ao núcleo da átomo. Os bons condutores de eletricidade – metais como cobre, ouro, prata – têm apenas um elétron na camada de valência.

É importante observar que existem condutores nos estados sólido, líquido e gasoso:

·                    Nos sólidos (metais) os portadores de carga elétrica são os elétrons.

·                    Nos líquidos (soluções iônicas) os portadores de carga elétrica são os íons (cátions e ânions)

·                    Nos gases condutores (gases ionizados) os portadores de carga elétrica são íons e elétrons.

 

O isolante é o material que não permite ou possui uma grande dificuldade na passagem dos elétrons. Os corpos não metais como o vidro, borracha e plástico são exemplos de isolantes elétricos.

 

CORRENTE ELÉTRICA

 

Define-se corrente elétrica como:

 

Movimento ordenado dos elétrons livres, devido a uma diferença de potencial entre dois pontos do condutor.

 

A corrente elétrica pode ser do tipo eletrônica que é o movimento ordenado de elétrons e ocorre principalmente nos metais. E pode ser iônica que se refere a movimento de íons que pode ocorrer em fluídos.

 

 

Sentido da Corrente Elétrica

 

Num condutor metálico, os elétrons livres se movimentam do pólo negativo para o pólo positivo.

Nos condutores gasosos e soluções eletrolíticas, a corrente elétrica é constituída de íons positivos e negativos se movimentando nos dois sentidos.

Para estabelecer um padrão para o sentido da corrente elétrica, adota-se o sentido convencional, ou seja, sentido da corrente é o sentido de movimento das cargas positivas (teórico).

  

Intensidade da Corrente Elétrica

 

Considere uma secção transversal de um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica.

A grandeza física escalar intensidade de corrente elétrica (i) será definida como a razão entre a carga que passa pela secção e o intervalo de tempo para atravessá-la.

No Sistema Internacional de Unidades (SI), a intensidade da corrente elétrica é medida em ampère (A) onde:

1mA = 10–3 A 

 

O nome ampère é uma homenagem ao cientista francês André Marie Ampère (1775-1836).

 

Importante lembrar que a carga elétrica é determinada por:

 

Q = n . e

 

Onde:

n ® é o número de elétrons que passa pela secção reta no respectivo tempo;

e ® é a carga elementar do elétron (e = 1,6 . 10^–19 C).

 

Para medir a corrente, pode-se utilizar um instrumento de medida chamado amperímetro.

 

No caso de condutores iônicos, os cátions (+) e os ânions participam da corrente iônica, A carga elétrica que atravessa uma secção transversal do condutor numa unidade de tempo e determinado pela soma dos valores absolutos das cargas dos cátions e dos ânions:

Q = |Q_cátion| + |Q_ânions|

 

Gráfico i x t

 

Quando a corrente elétrica varia com o tempo não se pode calcular a carga que atravessou a secção transversal do condutor pela expressão Q = i . Dt . Neste caso, deve-se construir o gráfico (i x t) que apresenta como a intensidade da corrente elétrica varia com o tempo. Neste gráfico, a área é numericamente igual a carga elétrica que atravessou a secção transversal o condutor no intervalo de tempo Dt.

 

Tipos de Corrente Elétrica

 

Podemos classificar a corrente elétrica em função de sua intensidade e de seu sentido no decorrer do tempo. Podemos, então, ter dois tipos de corrente elétrica:

 

Corrente Contínua

 

É aquela cuja intensidade e sentido permanecem constantes no decorrer do tempo. Este tipo de corrente é fornecido por pilhas comuns e baterias de automóvel. O gráfico i x t:

Corrente Alternada

 

É aquela cuja intensidade varia de forma senoidal com o tempo e o sentido inverte periodicamente. Este tipo de corrente é usado nas residências. O gráfico i x t:

 

Tensão ou ddp

 

Define-se tensão elétrica a grandeza que indica qual a quantidade de energia elétrica foi fornecida pelo gerador para cada unidade de carga elétrica que o atravessa.

Assim, determina-se a tensão da seguinte forma:

Sendo a energia elétrica dada em joule (J) e a carga elétrica em Coulomb (C), a tensão é dada em J/C que é denominada volt (V).