Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada

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.

→ 1ª lei de Ohm

A 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.

Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada

U
– Tensão ou potencial elétrico (V)

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:

Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada

Quando a corrente elétrica passa pelo elemento resistivo R, há uma queda de potencial elétrico.

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 Ohm

A 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:

Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada

O resistor pode ser considerado ôhmico no intervalo em que o seu potencial elétrico aumenta linearmente com a corrente elétrica.

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 Ohm

Por 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 Ohm

Confira as fórmulas da 1ª e da 2ª lei de Ohm:

1ª lei de Ohm:
 

2ª lei de Ohm:
 

Macete

Há 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:

Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada

Com o macete do triângulo é possível descobrir a fórmula a ser usada

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 resolvidos

1) 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 dispositivos usados para controlar a passagem de corrente elétrica em circuitos elétricos por meio do efeito Joule, que converte energia elétrica em energia térmica.

A maior parte dos resistores é feita de materiais de alta resistência elétrica, e esses são conhecidos como dielétricos. Os que apresentam uma resistência elétrica constante são conhecidos como resistores ôhmicos.

Veja mais: Ressonância: entenda como uma taça pode quebrar-se com o som de um grito

O que são resistores?

São componentes eletrônicos que resistem à passagem de corrente elétrica. Quando inserimos um resistor em um circuito elétrico, ocorre uma diminuição na intensidade da corrente elétrica, além disso, a presença dele ao longo de um fio acarreta redução ou queda do potencial elétrico.

Alguns resistores conseguem manter sua resistência elétrica constante, mesmo em um grande intervalo de tensões elétricas, eles são conhecidos como resistores ôhmicos.

Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada
Os resistores convertem energia elétrica em energia térmica, na forma de calor.

1ª lei de Ohm

De acordo com a 1ª lei de Ohm, a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica que se forma em um resistor ôhmico é sempre constante. Nos resistores ôhmicos, a corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão elétrica aplicada, e inversamente proporcional à resistência elétrica, como mostramos nesta figura, que traz a fórmula da 1ª lei de Ohm:

R – resistência elétrica (Ω)

U – diferença de potencial elétrico (V)

i – corrente elétrica (A)

Os resistores reais não são ôhmicos para quaisquer medidas de tensão ou corrente elétrica, no entanto, apresentam uma resistência elétrica constante para um grande intervalo dessas medidas, como é mostrado no gráfico:

Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada
No regime de tensões e correntes elétricas intermediárias, o resistor acima é ôhmico.

2ª lei de Ohm

A capacidade dos resistores de controlar o fluxo de corrente elétrica diz respeito à sua resistência. Ela, por sua vez, depende de fatores geométricos, como o comprimento e a área transversal do resistor, e também de uma grandeza característica de cada material conhecida como resistividade.

Em outras palavras, o módulo da resistência de um resistor ôhmico não depende do potencial elétrico aplicado aos seus terminais, mas sim ao seu formato e ao material utilizado em sua confecção. Entenda melhor o assunto acessando o nosso texto: 2ª lei de Ohm.

Forma-se por meio da resistência elétrica de um chuveiro uma corrente elétrica de 20 a quando ligada
A resistência depende da área, do comprimento e da resistividade.

A fórmula que usamos para calcular a resistência elétrica, em função de parâmetros geométricos, como a área transversal e o comprimento do resistor, conhecida como 2ª lei de ohm, é esta:

R – resistência (Ω)

ρ – resistividade (Ω.m)

L – comprimento (m)

A – área transversal (m²)

Resistividade

A resistividade (ρ) é uma grandeza física que depende de fatores microscópicos e é relativa a cada tipo de material. A resistividade de materiais condutores, como a prata ou o cobre, é muito baixa, uma vez que eles oferecem pouca resistência à passagem de corrente elétrica. Outros materiais, como a borracha, o vidro e o plástico, apresentam medidas de resistividade muito elevadas.

Tipos de resistores

Eles podem ser diferentes de acordo com o material com que foram produzidos, além disso, existem resistores que mudam de resistência quando submetidos a diferentes agentes externos.

Alguns deles são sensíveis a variações de temperatura e conhecidos como termoresistores. Além deles, há os que respondem a variações na luminosidade, conhecidos como fotoresistores. Há, ainda, resistores que mudam de resistência quando submetidos a campos magnéticos, são os magnetoresistores.

Código de cores dos resistores

Esse código é utilizado para representar visualmente a resistência elétrica dos resistores, como mostramos na figura:

K – 10³

M – 106

De acordo com o código de cores, as duas primeiras faixas indicam os dois dígitos iniciais da resistência, enquanto a terceira faixa indica o múltiplo (1, 10, 1000) que devemos multiplicar pelos dois primeiros dígitos. A última faixa indica a pureza ou o grau de tolerância, em porcentagem, que a medida da resistência pode divergir do valor teórico designado para aquele resistor.

Leia também: Qual é a velocidade da corrente elétrica?

Associação de resistores

Trata-se das formas como os resistores podem ser conectados entre si dentro de um circuito elétrico. Existem três tipos de associação: associação em série, associação em paralelo e associação mista, que contém resistores ligados tanto em série quanto em paralelo.

Associação em série

Nela os resistores são ligados sequencialmente. Nessa configuração, a corrente elétrica sofre uma redução em sua intensidade, no entanto, a corrente elétrica que percorre cada um dos resistores é igual. A seguir, mostramos a fórmula usada para calcular a resistência equivalente da associação em série:

Associação em paralelo

Quando ligados em paralelo, os resistores ficam submetidos ao mesmo potencial elétrico. Além disso, a corrente elétrica que passa por cada um deles varia de acordo com sua resistência. Nesse tipo de associação, a resistência equivalente, calculada pela próxima fórmula, será sempre menor que a menor das resistências.

Leia também: O que é rigidez dielétrica e qual a sua relação com os raios?

Quando houverem apenas dois resistores associados em paralelo, será possível calcular a resistência equivalente por meio desta fórmula:

Caso queira aprofundar-se nas relações dos resistores, leia nosso texto: Associações de resistores.

Exercícios sobre resistores

Questão 1) (UFPA) No rio Amazonas, um pescador inexperiente tenta capturar um poraquê segurando a cabeça do peixe com uma mão e a cauda com a outra. O poraquê é um peixe elétrico, capaz de gerar, entre a cabeça e a cauda, uma diferença de potencial de até 1500 V. Para essa diferença de potencial, a resistência elétrica do corpo humano, medida entre as duas mãos, é de aproximadamente 1000 Ω. Em geral, 500 mA de corrente contínua, passando pelo tórax de uma pessoa, são suficientes para provocar fibrilação ventricular e morte por parada cardiorrespiratória. Usando os valores mencionados, calculamos que a corrente que passa pelo tórax do pescador, com relação à corrente suficiente para provocar fibrilação ventricular, é:

a) um terço

b) a metade

c) igual

d) o dobro

e) o triplo

Gabarito: Letra e

Resolução:

Com base na primeira lei de Ohm, faremos o cálculo da corrente elétrica, observe:

Assim descobrimos que a corrente elétrica tem intensidade de 1500 mA, que é três vezes maior que a corrente de 500 mA, portanto, a alternativa correta é a de letra e.

Questão 2) (Enem PPL) O choque elétrico é uma sensação provocada pela passagem de corrente elétrica pelo corpo. As consequências de um choque vão desde um simples susto até a morte. A circulação das cargas elétricas depende da resistência do material. Para o corpo humano, essa resistência varia de 1000 Ω, quando a pele está molhada, até 100.000 Ω, quando a pele está seca. Uma pessoa descalça, lavando sua casa com água, molhou os pés e, acidentalmente, pisou em um fio desencapado, sofrendo uma descarga elétrica em uma tensão de 120 V.

Qual a intensidade máxima de corrente elétrica que passou pelo corpo da pessoa?

a) 1,2 mA

b) 120 mA

c) 8,3 mA

d) 833 A

e) 120 kA

Gabarito: Letra b

Resolução:

Para resolver o exercício, faremos uso da primeira lei de Ohm, assim como fizemos no exercício anterior, de modo a encontrarmos a intensidade da corrente elétrica:

No cálculo fizemos a divisão entre a tensão elétrica e a resistência elétrica, por fim, reescrevemos o valor obtido de acordo com as regras da notação científica e também de acordo com os prefixos do SI. Fazendo isso descobrimos que a alternativa correta é a letra b.

Questão 3) (EEar) Sabendo que a diferença de potencial entre uma nuvem e a Terra, para que aconteça a descarga elétrica de um raio, é em torno de 3.108 V e que a corrente elétrica produzida nesse caso é aproximadamente de 1.105 A, qual a resistência média do ar, em ohms (Ω)?

a) 1.000

b) 2.000

c) 3.000

d) 4.000

Gabarito: Letra c

Resolução:

Usando a fórmula da primeira lei de Ohm, é possível obter o valor da resistência elétrica ao dividirmos a tensão pela corrente elétrica:

O cálculo indica que a alternativa correta é a letra c.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física