ESTUDO DOS RESISTORES.

PRIMEIRA LEI DE OHM

Os conceitos de resistores elétricos e leis de ohm são muito importantes no estudo da física, em especial para as provas do Enem. O resumo do conteúdo vai te ajudar a estudar para as provas, leia com atenção.

Ao analisar, na primeira metade do século XIX, características de materiais submetidos a potenciais diferentes e as correntes originadas nesses, George Simon Ohm verificou que, para vários materiais, existia uma proporcionalidade entre a d.d.p e a corrente elétrica. Isso significa, por exemplo, que ao dobrarmos a voltagem aplicada a esse material, a intensidade de corrente elétrica também dobraria. Ou seja:

ui=constanteui=constante

Graficamente, isso pode ser expresso através de uma reta:

A esse tipo de material, na qual a proporção acima é válida, chamamos de material OHMICO. A constante que aparece na equação acima será chamada de RESISTÊNCIA ELÉTRICA, para qual adotaremos o símbolo R.

ui=R⇒U=R⋅iui=R⇒U=R⋅i

Essa proporção recebe o nome de Primeira Lei de Ohm:

“Em um condutor ôhmico, mantido à temperatura constante, a intensidade de corrente elétrica é proporcional à diferença de potencial aplicada entre suas extremidades, ou seja, sua resistência elétrica é constante” 

A unidade de resistência elétrica, no Sistema Internacional, é o ohm, representado pelo símbolo Ω. Notemos que:

[R]SI=[U]SI[i]SI=VA=Ω[R]SI=[U]SI[i]SI=VA=Ω

Ou seja, 1 Ω = 1 V/A. 

Obs.: o inverso da resistência elétrica é chamado de CONDUTÂNCIA ELÉTRICA (G):

G=1RG=1R

E sua unidade, no SI, é o siemens (S) 

Objetos com alta condutância ( e, por consequência, baixa resistência) são bons condutores. Objetos com baixa condutância ( e, por consequência, alta resistência) são maus condutores. 

CONDUTOR IDEAL

Chamaremos de condutor ideal um condutor que possua resistência zero. Veremos mais tarde que isso implicará na ausência de efeito Joule, ou seja, esse condutor fictício não dissipa energia elétrica sob forma de calor.

Como, em um condutor ideal, R = 0, podemos substituir na Lei de Ohm:

R=0⇒U=R⋅i=0⋅i=0R=0⇒U=R⋅i=0⋅i=0

Logo, a diferença de potencial entre dois pontos de um condutor ideal é nula. Todos os pontos de um condutor ideal têm o mesmo potencial elétrico.

INTERRUPTORES

Interruptores são dispositivos através dos quais abrimos ou fechamos um circuito elétrico, podendo assim interromper a passagem de corrente elétrica. O símbolo utilizado para isso será o seguinte:

Resistores
Dá-se o nome de resistor aos elementos de um circuito elétrico projetados para transformar energia elétrica em calor. São exemplos de resistores o filamento de um chuveiro elétrico, as lâmpadas incandescentes (que produzem luz graças à alta temperatura de seu filamento), as torradeiras e os secadores de cabelo, entre outros. 

O símbolo de um resistor, em um circuito elétrico, é o seguinte:

Potência dissipada em um resistor
Vimos que a potencia elétrica associada  a um dispositivo qualquer pode ser calculada como:

Pot=U⋅iPot=U⋅i

Vimos também que, em resistores ôhmicos, vale a seguinte relação:

U=R⋅iU=R⋅i

Substituindo a segunda equação na primeira, teremos:

Pot=Ui=Ri⋅i=Ri2Pot=Ui=Ri⋅i=Ri2

Podemos também escrever a corrente elétrica, de acordo com a Lei de Ohm, da seguinte maneira:

i=URi=UR

Substituindo esse resultado na equação de potência:

Pot=Ui=U⋅UR=U2RPot=Ui=U⋅UR=U2R

Resumindo, a potência elétrica dissipada por um resistor pode ser calculada de três formas:

Pot=Ui=Ri2=U2RPot=Ui=Ri2=U2R

Obs.: Esse resultado nos mostra que, dado uma voltagem constante, a potência dissipada por um resistor é inversamente proporcional à sua resistência elétrica. Assim, lâmpadas com resistências de menor valor brilharão mais quando ligadas em uma dada voltagem se comparadas a outras lâmpadas.

SEGUNDA LEI DE OHM

Entre 1825 e 1827, Ohm, investigando o funcionamento de vários condutores, chega a conclusão que a resistência elétrica de um fio dependia de suas características geométricas e do material. Suas conclusões levaram ao que é chamado de segunda Lei de Ohm: 

“A resistência elétrica de um material é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área”

Em termos matemáticos:

R=ρ⋅LAR=ρ⋅LA

Onde a constante de proporcionalidade ρ é chamada de resistividade do material, sendo uma característica da substância.

EXERCÍCIO

(Enem)  Para ligar ou desligar uma mesma lâmpada a partir de dois interruptores, conectam-se os interruptores para que a mudança de posição de um deles faça ligar ou desligar a lâmpada, não importando qual a posição do outro. Esta ligação é conhecida como interruptores paralelos. Este interruptor é uma chave de duas posições constituída por um polo e dois terminais, conforme mostrado nas figuras de um mesmo interruptor. Na Posição I a chave conecta o polo ao terminal superior, e na Posição II a chave o conecta ao terminal inferior.

O circuito que cumpre a finalidade de funcionamento descrita no texto é:

Gabarito: Letra E. O único circuito que fecha tanto para a posição I como para a posição II é o circuito da alternativa E. 

José Carlos Fernandes dos Santos

Licenciado em Física pela UFRJ

Fonte : http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/resistores-e-leis-de-ohm.html