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.
CONHEÇA UM POUCO SOBRE / LINKS E REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS
/