Resistores e Lei de Ohm

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FÍSICA
Resistores 
Prof. Luiz Henrique Ferreira Andrade 
RESISTOR
 
É todo elemento de circuito, cuja função exclusiva é efetuar a conversão de energia elétrica em energia térmica. O fenômeno da transformação de energia elétrica em energia térmica é denominado efeito térmico ou efeito Joule.
 
• Símbolo do resistor:
FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio
Associação de Resistores
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
LEI DE OHM
A lei de Ohm estabelece a lei de dependência entre a causa (a ddp U) e o efeito (intensidade de corrente elétrica i ) para um resistor:
OHM, Georg Simon (1787-1854), físico alemão. É conhecido pelos trabalhos sobre corrente elétrica, expostos em sua Teoria Matemática dos Circuitos Elétricos (1827), em que apresentou a noção de resistência elétrica e a lei que leva o seu nome. 
U = Ri
RESISTOR ÔHMICO
É o resistor que obedece à Lei de Ohm, isto é, U é diretamente proporcional a i (ou seja, R é constante para um dado resistor, mantido à temperatura constante).
	Curva característica de um resistor ôhmico:
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Associação de Resistores
POTÊNCIA ELÉTRICA DISSIPADA POR UM RESISTOR
	
Um resistor transforma toda a energia elétrica recebida de um circuito em energia térmica; daí ser usual dizer que um resistor dissipa a energia elétrica que recebe de um circuito. Assim, a potência consumida por um resistor é dissipada. 
RESISTIVIDADE
 
A experiência mostra que a resistência elétrica de um resistor depende do material que o constitui, de suas dimensões e de sua temperatura.
A resistência R de um resistor em forma de fio, de comprimento L e a área de seção transversal A, é dada por:
Onde, ρ é a resistividade do material.
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Variação da resistividade e da resistência com a temperatura:
em que: α é o coeficiente de temperatura.
APLICAÇÕES DO EFEITO JOULE
O efeito Joule, embora seja um inconveniente nas máquinas elétricas e nas linhas de transmissão, por representar perda de energia elétrica, tem grande utilidade em aquecedores elétricos em geral: ferro elétrico, chuveiro elétrico, fusíveis e lâmpadas incandescentes. 
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REOSTATOS
 
São resistores cuja resistência elétrica pode ser variada.
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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FUSÍVEIS
São dispositivos cuja finalidade é assegurar proteção aos circuitos elétricos. Sendo constituídos essencialmente de condutores de baixo ponto de fusão, como chumbo e estanho, que, ao serem atravessados por corrente elétrica de intensidade maior do que um determinado valor, se fundem. 
 
É comum ouvir-se falar, em noticiários, que esse ou aquele incêndio foi provocado por um curto-circuito. Considerando que o curto-circuito não causa danos ao aparelho em que ocorre, por que ele pode ser acusado de causador de incêndios? 
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Associação de Resistores
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Associação de Resistores
CURTO-CIRCUITO
Provoca-se um curto-circuito entre dois pontos de um circuito, quando esses pontos são ligados por um condutor de resistência elétrica desprezível.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
VOCÊ SABIA?
Modernamente, nos circuitos elétricos de residências, edifícios e indústrias, em vez de fusíveis utilizam-se dispositivos que têm base no efeito magnético da corrente elétrica e são denominados disjuntores. 
Mas, afinal de contas, o que são disjuntores? 
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Associação de Resistores
	
Disjuntor é uma chave magnética que se desliga automaticamente, quando a intensidade da corrente elétrica ultrapassa o valor limite do dispositivo.
	
A sua função é proteger o circuito elétrico no qual está inserido.
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RESISTOR EQUIVALENTE
 
Inúmeras vezes tem-se necessidade de um valor de resistência diferente dos valores fornecidos pelos resistores de que dispomos; outras vezes, deve atravessar um resistor corrente maior do que aquela que ele normalmente suporta e que o danificaria. Nesses casos, deve-se utilizar uma associação de resistores. 
Em qualquer associação de resistores, denomina-se resistor equivalente o resistor que faria o mesmo que a associação.
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Associação de Resistores
ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
Os resistores podem ser associados basicamente de duas formas: série e paralelo.
GRAMÁTICA DA FÍSICA !
De acordo com o dicionário Aurélio da Língua Portuguesa, associação significa combinação ou união.
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Associação de Resistores
R1
R2
R3
ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE
16.800 Ω
RESISTOR EQUIVALENTE
5600 Ω
5600 Ω
5600 Ω
Req
662.unknown
663.unknown
664.unknown
665.unknown
R1
R2
R3
Req 
Req
R1 +
R2 +
R3
=
666.unknown
667.unknown
668.unknown
669.unknown
R1
R2
R3
 U 
 U
=
 U1
 U2
 U3
 U1 +
 U2+
 U3
670.unknown
671.unknown
672.unknown
673.unknown
R1
R2
R3
 i1
 i2
 i3
 i
 i =
 i1=
 i2 =
 i3
674.unknown
675.unknown
676.unknown
677.unknown
NA ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE...
• Todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica.
• As potências elétricas dissipadas são diretamente proporcionais às respectivas resistências.
 
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Associação de Resistores
	A resistência equivalente é igual à soma das resistências associadas:
• A ddp total é a soma das ddps parciais:
 
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Associação de Resistores
1
2
3
1
2
3
R1
R2
R3
ASSOCIAÇÃO EM PARALELO
RESISTOR EQUIVALENTE
= 5600 Ω
Req
= 5600 Ω
= 5600 Ω
 1866,66 Ω
680.unknown
681.unknown
682.unknown
683.unknown
684.unknown
R1
R2
R3
Req 
Req
R1 
R2 
R3
=
 1 
 1 
 + 
 1 
 1 
 + 
685.unknown
686.unknown
687.unknown
688.unknown
 i =
 i1+
 i2 +
 i3
 U 
=
 U1 =
 U2=
 U3
FACILITANDO O CÁLCULO
R1
R2
R3
5600 Ω
5600 Ω
5600 Ω
Req
=
Rn
n.
689.unknown
690.unknown
691.unknown
Req
=
Rn
n
R1
R2
R3
= 5600 Ω
= 5600 Ω
= 5600 Ω
Req
=
5600
3
=
1866,66 Ω
692.unknown
693.unknown
694.unknown
R1
R2
R1
Req
=
.R2
R1
+R2
695.unknown
696.unknown
ASSOCIAÇÃO EM PARALELO
Vários resistores estão associados em paralelo, quando são ligados pelos terminais.
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Associação de Resistores
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
• Todos os resistores estão submetidos à mesma ddp.
• A intensidade de corrente total é igual à soma das intensidades de correntes nos resistores associados:
• O inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências associadas:
 
 
• As potências elétricas dissipadas são inversamente proporcionais às respectivas resistências.
 
ASSOCIAÇÃO MISTA
Em uma mesma associação alguns resistores estão associados em série e paralelo.
Associação mista.
ESTÁ NA HORA DE PRATICAR
 
01. A figura abaixo ilustra uma situação que trata da realidade de milhares de brasileiras. Tendo em vista a instalação dos eletrodomésticos presentes na situação, de que forma eles estão instalados? Em série ou paralelo? Justifique sua resposta.
Paralelo, assim os eletrodomésticos são [
Ligados independentemente.
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Associação de Resistores
Imagem: Woman Irons daughters dress / National Archive 
 and Records Administration / Public Domain
1/Rp = 1/12+1/6 +1/4
 1/Rp = 1+2+3/12
1/Rp =6/12 
Rp = 2 ohms 
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Associaçãode Resistores
02.Calcule a resistência equivalente dos circuitos a seguir:
Rs = 22 ohms 
03. Dispõe-se de três resistores de resistência 300 ohms cada um. Para se obter uma resistência de 450 ohms, utilizando-se os três resistores, como devemos associá-los?
04. Determine a resistência total do circuito em série abaixo:
Calcule a corrente fornecida pela fonte.
Determine as tensões U1, U2 e U3.
Calcule a potência dissipada por R1, R2 e R3.
Calcule a potência dissipada pela fonte e compare com a soma das potências calculadas nas partes.
05. Determine Req, I e U2 para o circuito abaixo:
DIVISOR DE TENSÕES
Observe que em uma malha fechada a tensão em cada elemento resistivo é proporcional ao seu valor em relação aos outros resistores.
DIVISOR DE TENSÕES
Desta observação podemos obter a relação conhecida como divisor de tensões:
V1 = ( R1 / Rtotal) * Vtotal
		
Usando a regra da divisão de tensões calcule as tensões V1 e V3 no circuito em série abaixo:
DIVISOR DE TENSÕES
R
U
Ri
Ui
Pot
²
²
=
=
=
A
L
R
r
=
)]
.(
1
[
qo
q
a
ro
r
-
+
=
)]
.(
1
[
qo
q
a
o
-
+
=
R
R
R
R
R
Rs
+
+
=
U
U
U
U
+
+
=
~
=
3
2
1
i
i
i
i
+
+
=
3
2
1
1
1
1
1
R
R
R
R
p
+
+
=