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Analise de Circuitos em Corrente Contínua
Aula 02: Resistência Elétrica - Primeira lei de Ohm.
Referencias
Analise de Circuitos em Corrente Continua - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica
1 Resistência elétrica (R)
Você já sabe que uma corrente elétrica é uma movimentação de elétrons. Esses elétrons ao se deslocarem pelo interior do condutor se chocarão contra os átomos, isto é, ao se movimentarem os elétrons sofrerão uma oposição (resistência) ao seu movimento. A medida desta oposição é dada pela resistência elétrica do condutor (R). O valor da resistência depende das dimensões do condutor e do material de que é feito.
Você já sabe que uma corrente elétrica é uma movimentação de elétrons. Esses elétrons ao se deslocarem pelo interior do condutor se chocarão contra os átomos, isto é, ao se movimentarem os elétrons sofrerão uma oposição (resistência) ao seu movimento. A medida desta oposição é dada pela resistência elétrica do condutor (R). O valor da resistência depende das dimensões do condutor e do material de que é feito.
1.1 - 1ª Lei de OHM
Considere as tres situações, indicadas na Figura 1, onde um condutor (condutor1) é submetido a tres valores diferentes de tensões (5V,10V e 15V). Observe os valores das correntes em cada caso (1A, 2A e 3A). Observe a relação entre a tensão aplicada (V) e a intensidade da corrente resulta (I): é constante
Figura 1 - Condutor submetido a tres tensões diferentes
Nos tres casos a relação entre a tensão aplicada e a intensidade da corrente resultante ´tem o mesmo valor.Essa relação é chamada de Resistencia Elétrica ou simplismente Resistencia (R)
A resistência elétrica pode ser calculada se a tensão aplicada (V) e a intensidade da corrente (I) forem conhecidas, sendo calculada pela 1ª Lei de OHM:
R=V/I
Esta expressão é conhecida por 1a Lei de OHM, na qual V é a tensão aplicada no condutor, especificada em Volts (V), I é a intensidade da corrente no condutor em Amperes (A) e R é a resistência do condutor que será dada em OHMS (W) W é a letra Grega chamada de ômega.(maiuscula)
Essa lei pode ser escrita de duas outras formas:
V =R.I ou ainda I = V/R
| O símbolo da unidade de resistência é a letra grega maiuscula omega |
Exemplo:
Se por exemplo a tensão aplicada no condutor for igual a 2 V e a corrente resultante for igual a 1 A, significa que a resistência do condutor será de:
Quanto maior a resistência menor a condutância.
Quanto maior a condutância menor a resistência.
Observe que a resistência do condutor é constante, isto é, se a tensão aplicada mudar para 10 V a relação entre a tensão e a corrente deverá ser a mesma (2 Ohms) e para isso a corrente deverá ter intensidade de:
I = U / R = 10V/2 Ohms = 5 A
O instrumento que mede a resistência de um condutor é chamado de Ohmimetro, sendo encontrado na maioria dos multímetros Analógicos e Digitais.
2 Exercicios resolvidos
2.1. Qual a intensidade da corrente em um condutor que tem resistência de 1000 Ohms se a tensão aplicada for de a) 2 V b) 100 V c) 50 mV
2.1. Qual a intensidade da corrente em um condutor que tem resistência de 1000 Ohms se a tensão aplicada for de a) 2 V b) 100 V c) 50 mV
R: Para cada caso deveremos especificar V em Volts (V) e R em OHMS(W)
a) I = 2V/1000 Ohms = 0,002 A = 2 mA
b) I = 100V/1000 Ohms = 0,1 A = 100 mA
c) I = 50mV/1000 Ohms = 50.10-3V/1000 Ohms =50.10-3/103 = 50.10-6 A = 50 mA
2.2. Qual deve ser a tensão em um condutor de 10 kOhms de resistência para a corrente tenha intensidade de:
a) 2 mA b) 0,05 A d) 20 mA
a) 2 mA b) 0,05 A d) 20 mA
R: Para determinar a tensão dado a resistência e a corrente usamos a 1ª Lei de OHM na forma:
V = R.I se R é em OHMS e I é em AMPERES, a tensão V será obtida em VOLTS
a) V = 10.103.2.10-3 = 20 V
b) V = 10.103.5.10-2= 50.101 =500 V
c) V = 10.103.20.10-6= 200.10-3V = 200 mV = 0,2 V
A Figura 2 mostra uma aplicação Java onde voce pode obter a relação entre as tres grandezas: Tensão , corrente e resistencia.
Figura 2 - Treinando com a primeira lei de Ohm
3 Condutância (G)
Dado um condutor de resistência elétrica R, é definida a sua condutância como sendo:
G = 1/R ou R=1/G
a condutância é o inverso da resistência e portanto R = 1/G
Quanto maior a resistência menor a condutância.
Quanto maior a condutância menor a resistência.
A unidade de condutância é chamada de Siemens (S)
1S é a condutância de um condutor que tem uma resistência de 1 W Se a resistência é de 2 W então a condutância será de 0,5 S (não esqueça um é o inverso do outro !!!).
E se a condutância fosse de de 2 S, qual seria a resistência ? Fácil! Como R=1/G, então R = 1/2 S = 0,5 W.
Na prática costumamos usar mais resistência para caracterizar a capacidade de um material de conduzir bem ou não a corrente, mas existem algumas situações onde usamos condutância.
4 Resistores
Resistores são componentes construídos para apresentar um determinado valor de resistência elétrica. Os materiais mais usados na sua construção são o carbono, metais e ligas. A Figura 3a amostra o aspecto físico de um resistor de valor fixo (resistor de filme de carvão), e a Figura 3b e Figura 3c os seus símbolo (O símbolo oficial é o retângulo, mas usamos muito o outro símbolo).
Observe as faixas coloridas ao redor do corpo do resistor, elas determinam o valor nominal e a tolerancia.
| Aspecto Físico | Símbolos | |
 |  |  |
Alternativo | ABNT | |
( a ) | ( b ) | ( c ) |
Figura 3 - Resistor - ( a ) aspecto físico e ( b ) simbologia ABNT -Associação Brasileira de Normas Técnicas | ||
Lendo a resistencia de um resistor usando o Codigo de Cores
Para saber o valor da resistencia de um resistor voce precisa conhecer o codigo de cores, onde cada cor corresponde a uma cor. A Figura 4 mostra como ler o valor da resistencia considerando resistor de 5% e 10% (4 faixas).
Figura 4 - lendo o valor da resistencia usando o Codigo de cores
Exemplo: Seja o resistor da Figura 5 onde as tres primeiras faixas são vermelhas e a ultima prateada.
Figura 5 -Exemplo de uso do codigo de cores.
O valor nominal é 2200 Ohms ou 2k2 é o valor pelo qual voce solicita ao vendedor e além do valor nominal voce deve especificar a tolerancia. No exemplo, tolerancia de 10% significa que ao medir o valor da resistencia do resistor voce pode obter qualquer valor entre 1980 Ohms e 2420 ohms. É claro que a probabilidade de obter 2200 é muito maior do que os limites.
 |  |
| ( a ) | ( b ) |
 |  |
| ( c ) | ( d ) |
Figura 6 - Fotos de alguns tipos de resistores de valor fixo | |
5 O potenciometro
Muitas vezes é necessario que o valor da resistência varie, (por exemplo quando você está aumentando o volume do seu rádio, variando a luminosidade da lâmpada no painel do carro etc) neste caso deveremos usar um resistor de resistência variável. Existem diversos tipos de resistores cuja resistência pode variar, mas basicamente o principio de funcionamento é o mesmo (a variação da resistência é obtida variando-se o comprimento do condutor).
A Figura 7 mostra o aspecto físico de um potenciometro e o seu símbolo.
| Potenciômetro | |
| Aspecto físico | Símbolos |
 |  |
| ( a ) | ( b ) |
| Figura 7 - Potenciômetro - ( a ) aspecto físico e ( b ) simbologia | |
A Figura 8 mostra a foto de um potenciometro de carvâo.
( a ) ( b ) ( c )
Figura 9 - Principio de funcionamento de um potenciômetro
( a ) ( b )
Figura 10 - ( a ) Resistencia variavel obtida a partir de um potenciometro ( b ) símbolo
( a ) ( b ) ( c )
Figura 8 - ( a ) potenciômetros de carvão ( b ) Trimpot ( c ) Potenciometro de precisão (multivoltas)
O Principio de funcionamento do potenciômetro
De acordo com a segunda lei de OHM, a resistência de um condutor pode ser mudada se for variado:
- O material (resistividade);
- O Comprimento;
- A área da secção transversal.
A forma mais pratica de mudar a resistência de um condutor é variar o seu comprimento,L, e é esse o principio de funcionamento de um potenciômetro.
Figura 9 - Principio de funcionamento de um potenciômetro
A figura 9 mostra um condutor de comprimento LAB, com resistência RAB, se tiver um cursor deslizante C o qual pode se deslocar entre A e B, a resistência entre os pontos A e C e entre C e B é variável, isto porque o comprimento do condutor entre esses pontos é variável. A resistencia entre A e B é fixa, e da nome para o valor do potenciometro.
O condutor pode ser feito de carvão ou de liga metalica e podem ser lineares ou logaritmicos. No caso do primeiro existe uma relação linear entre o deslocamento angular do eixo e o valor da resistencia, no segundo caso é logaritmica.
6. A resistencia variavel
A rigor uma resistencia variavel é diferente de um potenciometro. Enquanto potenciometro tem 3 terminais, resistencia variavel tem 2, mas é construida a partir de um potenciometro, Figura 10. É usada para variar a corrente em um circuito variando a resistencia entre dois pontos.
( a ) ( b )
Figura 10 - ( a ) Resistencia variavel obtida a partir de um potenciometro ( b ) símbolo
7. Experiencia: O Ohmimetro - Medida de resistencia - O potenciometro
7.2. Abra o arquivo ExpCC01_Medida_de_resistencia_ohmimetro (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 11.
7.3. Inicie a simulação. Abra o ohmimetro 1(duplo clique) e para cada posição da chave 1 meça as resistencias R1 e R2. Use a tecla A para mudar de posição.
R1= R2=
Figura 11 - Medindo resistencia com ohmimetro
7.3. Abra o arquivo ExpCC01_Medida_de_resistencia_ohmimetro (Multisim14) e identifique o circuito da Figura 12a e 8b. São circuitos no Multisim 14. Abra o ohmimetro 2 e com a chave na posição C meça a resistencia total do potenciometro. Anote.
RTotal=
( a ) ( b)
( C ) ( d )
Figura 12 - Medindo a resistencia variavel ( a ) potenc iometro ( b ) resistencia variavel ( c) potenciometro no Tinkercad
7.4. Abra o ohmimetro 2 e com a chave 2 na posição D verifique a variação da resistencia para isso use a letra P maiuscula e minuscula, no caso do Multisim 14.
7.5. Abra o ohmimetro 3 e verifique o funcionamento da resistencia variavel. Use a letra A maiuscula e minuscula para variar, no caso do Multisim 14.
7.6. Abra o arquivo da Figura 12c. Inicie a simulação. Anote os limites da resistencia medida. Use o ponteiro do mouse para variar a resistencia. Anote.
Rmin= Rmáx=
7.7. Abra o arquivo da Figura 12d (é o mesmo da Figura 12c). Inicie a simulação, mude a posição do cursor usando o ponteiro do mouse. O que acontece com a medida da resistencia?
7.8. Escreva as suas conclusões.
8. Exercicios propostos