Resistência Elétrica

 

 
    É a dificuldade ou oposição que um certo condutor oferece à passagem de corrente elétrica. Essa dificuldade depende do tipo de material, bem como da mobilidade das partículas.
    Na resistência elétrica só existe a transformação de energia elétrica em energia térmica (calor). O elemento que transforma integralmente energia elétrica em calor é denominado resistor.

Unidade:

     A unidade  utilizada universalmente para a medida de resistência é o OHM. Essa unidade de medida foi escolhida em homenagem ao físico alemão " George Simon OHM (1787-1854).
    Seus múltiplos mais conhecidos são Quilo-OHM e Mega-OHM

Instrumentos:

    O instrumento utilizado para se medir resistências com precisão quase total é chamado de Ohmímetro, e deve ser ligado em paralelo com a resistência, tomando o cuidado de verificar antes se o resistor está energizado, pois se estiver pode queimar o aparelho.
    Para se medir uma resistência ela deve ter apenas um ponto de contato com outra, caso contrário você estará medindo ambas.
 
Condutores Sólidos
     Para um condutor sólido, uma vez conhecida a resistividade do material de que é constituído em uma determinada temperatura, podemos determinar seu novo valor de resistência em uma nova temperatura através da seguinte expressão:

           Resistividade final = Resistividade inicial (1  + Coef. de temp.  x  Variação da temperatura)

                         Material
                                                Coef. de temperatura
                         Cobre
                                                3,9x10-3
                         Alumínio
                                                3,2x10-3
                         Tungstênio
                                                4,5x10-3
                         Ferro
                                                5,0x10-3
                         Prata
                                                4,0x10-3
                         Platina
                                                3,0x10-3
                         Nicromo
                                                0,2x10-3
                         Constantan
                                                0,1x10-4
 

    Da mesma forma podemos determinar o valor de sua nova resistência elétrica em uma nova temperatura, através da expressão:

            Resistência final = Resistência inicial (1 + Coef. de temp.   x  variação da temperatura).
 

1ª Lei de OHM
 
 

    O físico George Simon Ohm efetuou diversas experiências no sentido de verificar a influência da corrente elétrica e da tensão sobre a resistência elétrica.
    Através de um detalhado levantamento de dados e uma posterior análise de gráficos, que mais tarde receberam a denominação de "Curva característica do Resistor", Ohm enunciou:

    " A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional à tensão aplicada em seus terminais e inversamente
                                 proporcional à corrente que o percorre."

    Com isso podemos deduzir a seguinte fórmula:    R = V
                                                                     I

 

2ª Lei de Ohm
 
     George Simon Ohm estudou também os elementos que tem influência sobre a resistência elétrica, e chegou à conclusão de que a resistência elétrica de um condutor depende basicamente do material do que ele é feito, do seu comprimento, da sua área de seção transversal e de sua temperatura.
    Para analisar a influência destes elementos Ohm realizou várias experiências mantendo constante três destes fatores e variando apenas um por vez.

Influência do Comprimento:

    Nesta experiência foram mantidos constantes o tipo de material, sua temperatura e área de seção transversal, variando-se apenas o comprimento.
    Com isso pode verificar que a resistência elétrica aumentava ou diminuía na proporção que o comprimento era alterado, chegando à conclusão de que " A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do condutor ".

Influência da Área de Seção Transversal:

    Desta vez foram mantidos constantes o comprimento do condutor, o tipo de material e sua temperatura, variando-se apenas a seção transversal do condutor.
    Verificou-se então que a resistência elétrica aumentava á medida que se diminuía a seção transversal do condutor vice-versa, chegando-se á conclusão de que " A resistência elétrica de um condutor é inversamente proporcional a sua área de seção transversal ".

Influência do material:

   Nesta nova experiência foram mantidos constantes o comprimento, a área de seção
transversal e a temperatura, variando-se apenas o tipo de material     Esta experiência foi realizada, utilizando-se de diversos materiais diferentes, tomando o cuidado para que não houvesse nenhuma relação entre eles, porém efetuada por mais de uma vez para cada um dos elementos observou-se que a resistência para materiais iguais era a mesma em todos os testes e para materiais diferentes a resistência obtida era diferente.
    Baseado neste fato, Ohm pode elaborara uma constante de proporcionalidade para cada
tipo de material, denominada "Resistividade Elétrica"    A resistividade elétrica pode ser definida como a resistência elétrica particular de um certo condutor com 1 metro de comprimento,    1 mm2       de área de seção transversal, medida em temperatura ambiente constante (utilizada como   20o C ). No sistema internacional, a medida de resistividade é dada como: "Ohm x Metro". Veja na tabela a seguir alguns valores de
resistividade mais usados.

                                 Material
                                                   Resistividade( a 20 oC)
                                  Prata
                                                         1,6x10-8
                                  Cobre
                                                         1,7x10-8
                                  Ouro
                                                         2,3x10-8
                                 Alumínio
                                                         2,8x10-8
                                Tungstênio
                                                         4,9x10-8
                                  Platina
                                                        10,8x10-8
                                  Ferro
                                                         11x10-8
                                Constantan
                                                         50x10-8
                                 Nicromo
                                                        110x10-8
 

    Sendo assim Ohm enunciou: " A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área de seção transversal ".

Influência da temperatura:

   Como já foi dito antes, a resistência elétrica de um condutor é completamente dependente do tipo de material de que é feito, bem como da mobilidade das partículas em seu interior.
    Na maioria das substancias, uma maior temperatura significa uma maior resistência elétrica, pois com o aumento da temperatura aumenta a mobilidade das partículas que constituem a substância, ou seja, aumentam as colisões, mas em menor intensidade nas ligas metálicas por causa das diferentes ligações químicas, por isso elas são usadas na fabricação de resistores.
    Nos líquidos o aumento da temperatura  faz com que aumente a mobilidade dos íons e conseqüente diminuição da resistência. Já no interior dos metais ocorre um aumento da resistência com a temperatura e o mesmo ocorre com o grafite e com os condutores iônicos.
    Podemos concluir então que a variação da resistência elétrica, com a temperatura, em um condutor depende diretamente da variação da resistividade elétrica do material de que é feito.

Efeito Joule

 Supercondutor e Isolante Ideal

    À uma temperatura de -273, 15 oC (também conhecida como zero absoluto), a resistência elétrica de todos os metais é igual a zero, ou seja, se comportam como condutores ideais( de resistência elétrica nula).
    Através de pesquisas realizadas recentemente, chegou-se à obtenção de uma pastilha composta de Ytrio, Bário, Cobre e Oxigênio, que na temperatura de -38 graus possui todas as características de um supercondutor, ou seja, possui total condução da corrente elétrica, sem perda de energia, mas nem tudo é tão perfeito assim, pois ele apresenta grande instabilidade.
    Podemos portanto concluir que na prática, a obtenção de um supercondutor é bastante difícil, uma vez que o ideal pudesse ocorrer em temperatura ambiente (em torno de 20 graus). Seguindo estes mesmos resultados podemos concluir que também não existe o isolante ideal, pois independente de quanto maior seja a resistência elétrica de uma substancia, sempre alguns poucos elétrons conseguirão atravessá-la.

Isolante Ideal: R = Infinito
Supercondutor: R = 0
 

 

    Em uma resistência elétrica a energia elétrica é transformada em energia térmica (calor). Este fenômeno foi denominado efeito Joule. Este calor é proveniente do choque dos elétrons em movimento no interior do condutor (corrente elétrica) com as partículas do mesmo
    Algumas aplicações praticas mais conhecidas para o Efeito Joule são: Ferro Elétrico, Chuveiro Elétrico, Torneira Elétrica e todos os demais instrumentos utilizados em aquecimento elétrico.

Potência Dissipada em uma Resistência
 
    O efeito Joule ocorre sempre, pois todos os dispositivos possuem resistência elétrica, mas nem sempre essa produção de calor é necessária, como no caso de um motor elétrico. Neste a intenção é a transformação da energia elétrica em energia mecânica, mas uma parte dessa energia se perde transformada em calor, devido à resistência elétrica dos fios contidos no enrolamento do motor.
    Como essa energia não é utilizada é de costume dizer que ela foi perdida ou dissipada, pois o calor é trocado com o meio ambiente.
    Como potência é a relação entre a energia e o tempo gasto para consumí-la, e esta energia será perdida, podemos afirmar que: Potência = Voltagem x Intensidade de Corrente, ou simplesmente P =  V x I
 

 Condutância Elétrica
 
    É exatamente o oposto de resistência elétrica, ou seja, é a facilidade que um certo condutor oferece à passagem da corrente elétrica e é dada pela seguinte fórmula:.

                                             G = 1 / R

   A sua unidade de medida é o mho ou S (siemens).

Condutividade Elétrica
 
    Esta por sua vez é o inverso da resistividade elétrica, ou seja, é a facilidade de um certo condutor, com um metro de comprimento, 1 mm de área de seção transversal, na temperatura ambiente, oferece à passagem de corrente elétrica e é medida pela seguinte fórmula:

                                  Cond. elet. = 1 / Resistividade Elétrica
 Associação de Resistências
    Consiste em determinar um único valor de resistência elétrica, que numericamente eqüivale à ligação de um grupo de resistências.
    Tem como aplicação prática, por exemplo, a obtenção de valores de resistências (resistores) não existentes comercialmente e a simplificação de circuitos para facilitar sua solução.
    A resistência resultante da associação é comumente denominada de Resistência Equivalente (Req) ou Resistência Total (Rt).
É aquela vista pela fonte do circuito.
    Existem três tipos de associações de resistências:

Associação em Série

    É caracterizada por só haver um ponto de ligação entre cada resistência, sendo que este ponto não pode ser um nó elétrico, isto é, neste ponto não pode haver mais de dois ramos ligados e nem mais de uma corrente partindo ou chegando. " Em uma associação em série, a resistência equivalente é igual à soma das resistências existentes na mesma ".

Associação em Paralelo

   Caracteriza-se por haver em cada extremidade do resistor dois ou mais pontos ligados.  Nesse caso, os pontos são necessariamente nós elétricos.
    " Em uma associação em paralelo o inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências existentes na associação ".
    Deve ficar bem claro que a resistência equivalente nesse tipo de ligação será sempre menor que a menor resistência do circuito.

Associação Mista

     Esta associação é constituída de ligações em paralelo e em série, e o método de resolução mais usado é o cálculo de duas ou mais resistências por vez, dando-se preferencia às ligações em série.
 
 

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