sábado, 30 de março de 2013

Aula 5 - Resistência Elétrica


RESISTORES


1 – Introdução
Num circuito elétrico, os condutores que atravessados por uma corrente elétrica transformam a energia elétrica em energia térmica (calor) são chamados de resistores.

Esquematicamente:

RESISTOR

ENERGIA ELÉTRICA => ENERGIA TÉRMICA (CALOR)



Esse fenômeno de transformação é conhecido como Efeito Joule e é resultado de choques entre os elétrons que constituem a corrente elétrica e os átomos, o que ocasiona um aquecimento do condutor. Existem alguns eletrodomésticos que possuem como função básica a transformação de energia elétrica em energia térmica, tais como: ferro elétrico, chuveiro elétrico, aquecedores, etc.

Os resistores podem ser representados das seguintes maneiras:

Em nosso curso utilizaremos a primeira forma para sua representação.

2 – Resistência Elétrica
O resistor possui uma característica de dificultar a passagem de corrente elétrica através do condutor. Essa característica é chamada de resistência elétrica.

Lei de Ohm



O físico George Simon Ohm verificou, experimentalmente, no século XIX, que alguns condutores possuíam um comportamento similar.

Ao alterar a tensão para valores V1, V2, V3, ...,VN, a intensidade de corrente no condutor também se altera, mas de uma maneira sempre igual.

De tal forma que ao dividirmos as tensões pelas respectivas intensidades de corrente elétrica, para um mesmo condutor, a divisão será uma constante, esta constante é a resistência elétrica.




Os condutores que possuem este comportamento são chamados de condutores ôhmicos.



Graficamente um condutor ôhmico é representado na figura abaixo, já a figura da direita mostra o comportamento de algum condutor que não respeita a lei de Ohm. Este condutor é chamado de não-ôhmico.

Exercício
Um resistor ôhmico é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 5 A, quando submetido a uma d.d.p. de 100 V. Determine:
(a)    a resistência elétrica do resistor;
(b)   a intensidade de corrente que percorre o resistor quando submetido a uma d.d.p. de 250 V;
(c)    a d.d.p. a que  deve ser submetido para que a corrente que o percorre tenha intensidade de 2 A.


3 – ResistividadE

É importante salientar que o título 2a Lei de Ohm é apenas didático. Na História da Física temos apenas o conhecimento da Lei de Ohm e não 1a e 2a, mas para fins de uma melhor organização do conteúdo faremos essa separação.

Um aspecto importante, levantado por Ohm, foi a descoberta de fatores que influem no valor da resistência elétrica de um resistor, são eles:

=> a dimensão do resistor (área e comprimento);
=> o material que constitui este resistor.
Consideremos um fio condutor de comprimento L e área de seção transversal A.


Para compreendermos melhor a relação entre resistência, área e comprimento, podemos fazer uma analogia com tubos de água, vejamos a figura posterior:


Como podemos notar na figura 14, a água possui maior facilidade para sair pelo cano de menor comprimento e maior área, já no cano mais longo existe uma maior dificuldade para água se locomover e o estreitamento do cano aumenta esta dificuldade.


No caso da energia elétrica e do condutor o comportamento é mantido o mesmo:

=> a resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do fio, ou seja, quanto maior o comprimento do fio maior é a dificuldade de movimentação dos elétrons.

=> A resistência elétrica é inversamente proporcional ao valor da área da seção transversal do fio, ou seja, quanto maior a área mais fácil é a movimentação dos elétrons, portanto a resistência elétrica diminui.






Unidades no SI:

R => resistência elétrica => Ohm (W)
L => comprimento do fio => metro (m)
A => área da seção transversal => metro quadrado (m2)
r => resistividade => Ohm . metro (W . m)


Exercícios

2> Um fio metálico é feito de um material cuja resistividade é 0,20 W . mm2/m e tem seção transversal de área 0,10 mm2. Determine a resistência elétrica desse fio por metro de comprimento.

3> Um fio metálico é esticado de modo que seu comprimento triplique. O seu volume não varia no processo. Como se modifica a resistência elétrica do fio? E a intensidade de corrente elétrica que percorre para uma mesma d.d.p.?

4> Um reostato de cursor tem resistência elétrica igual a 20 W, quando o fio que o constitui tem comprimento igual a 25 cm. Qual a resistência elétrica do reostato para um comprimento de fio de 2,0 m?

5> A resistência elétrica de um resistor de fio metálico é de 60 W. Cortando-se um pedaço de 3 m de fio, verifica-se que a resistência do resistor passa a ser 15 W. Calcule o comprimento do fio.

Simulador:



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