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Física

Resistor

Jaime Bozzetto
Publicado por Jaime Bozzetto
Última atualização: 15/10/2018

Introdução

Resistores são componentes elétricos presentes em quase todos os circuitos. De modo geral, eles representam os trechos do circuito elétrico pelos quais a corrente tem dificuldade de circular.

Quanto maior for essa dificuldade, dizemos que maior é a resistência elétrica do resistor.

Resistores podem ser adicionados a um circuito a fim de limitar a corrente elétrica que passa por determinados ramos e, assim, proteger a estrutura eletrônica do sistema, mas na maioria das vezes eles são decorrentes da resistência oferecida pelos próprios átomos do condutor, que interagem com os elétrons livres e dificultam a circulação destes.

Quando os elétrons tentam atravessar um resistor, eles colidem com os átomos deste e acabam perdendo uma parte de sua energia cinética. A perda dessa energia na forma de calor é denominada Efeito Joule e é uma característica marcante dos resistores.

Dessa forma, os resistores também podem ser vistos como uma representação das perdas energéticas do circuito e a resistência elétrica como uma medida de quanto calor está sendo dissipado.

Já que essa interação entre os elétrons e os átomos do condutor é, praticamente, inevitável, é quase impossível encontrarmos um circuito sem pelo menos um resistor em sua composição.

Na realidade, em temperaturas baixíssimas, próximas de 3 Kelvin (-270 ℃), alguns metais experienciam um fenômenos denominado Supercondução, no qual a resistência elétrica natural do metal cai, abruptamente, para zero e os elétrons “flutuam” sobre os átomos, o que significa, essencialmente, que a corrente elétrica é infinita.

Representação do Resistor no Circuito

Um resistor pode ser representado de duas maneiras distintas em um circuito elétrico:

Formas de representar um resistor.Formas de representar um resistor.

No circuito abaixo, por exemplo, temos um resistor com resistência elétrica igual a associado a um gerador de tensão elétrica U, resultando numa corrente elétrica i:

Um gerador asso ciado a um gerador gera corrente elétrica.Um gerador asso ciado a um gerador gera corrente elétrica.

Essas 3 unidades são relacionadas pela seguinte equação, de extrema importância na eletrodinâmica:

Relação entre a tensão, resistor e corrente.

Relação entre a tensão, resistor e corrente.

em que a ddp U, no Sistema Internacional, é medida em volts, a corrente i é medida em ampères e a resistência elétrica R é medida em ohms.

Classificação dos Resistores

De modo geral, resistores são classificados em ôhmicos e não-ôhmicos. Chama-se de resistor ôhmico aquele que segue a Lei de Ohm, a qual diz que, quando se mantém a temperatura constante, a razão , ou seja, a própria resistência elétrica, também se mantém constante.

Na época que essa lei foi enunciada, todos os resistores conhecidos obedeciam essa lei, ou seja, a resistência elétrica de determinado resistor variava unicamente caso a temperatura também variasse.

Entretanto, com novas tecnologias sendo desenvolvidas, atualmente são conhecidos os que não seguem mais essa lei, ou seja, cuja resistência pode variar conforme se alteram os valores de e de i, mesmo mantendo a temperatura constante. Esses novos resistores são chamados, portanto, de não-ôhmicos.

Um detalhe que deve ser ressaltado, contudo, é que a equação U=R.i é válida para todo tipo de resistor, ôhmicos e não-ôhmicos.

Gráficos característicos de resistores ôhmicos e não-ôhmicos

Uma forma bem intuitiva e interessante de se representar a diferença entre os dois tipos de resistores é por meio de um gráfico de U em função de i. Um resistor será ôhmico se, e somente se, esse gráfico for uma reta que passe pela origem. Qualquer gráfico distinto disso certamente representa um resistor não-ôhmico.

Representação gráfica de um resistor ôhmico. Representação gráfica de um resistor ôhmico. 

Note que o coeficiente angular dessa reta é a própria resistência elétrica do resistor. Dessa forma, quanto maior for essa resistência, mais próximo do eixo y a reta estará, evidenciando a dificuldade da corrente de atravessar o resistor.

Representação de um resistor não-ôhmico.Representação de um resistor não-ôhmico.

Pelo simples fato de o gráfico não ser uma reta passando pela origem já podemos garantir essa classificação do resistor.

Segunda Lei de Ohm

Depois de concluir que a resistência elétrica de resistores ôhmicos não variava quando, à temperatura constante, se variava a tensão elétrica e a corrente elétrica, Simon Ohm passou a estudar de quais fatores a resistência elétrica dependia.

Após estudar a resistência de fios condutores, ele concluiu que ela depende do material do qual é feito o condutor e de características geométricas deste, chegando à seguinte fórmula:


em que ρ é uma constante denominada resistividade (característica do material de que é feito o fio), é o comprimento do fio condutor analisado e A é a sua área de secção transversal.

Você pode estar se perguntando, entretanto, e a temperatura? A primeira Lei de Ohm previa que variações na temperatura culminavam com mudanças na resistência elétrica, mas a temperatura não se encontra na fórmula da segunda Lei de Ohm.

Na realidade, a temperatura influencia de duas maneiras distintas na resistência. A primeira é por meio de dilatação térmica. Ao se variar a temperatura, a área de secção e o comprimento do fio também serão alterados, afetando a resistência elétrica.  A segunda é por meio do ρ, que além de depender do material de que é feito o condutor, depende de a que temperatura está esse condutor.

Potência Dissipada no Resistor

Como já foi dito, o Efeito Joule representa a dissipação de energia por meio de calor ao longo do circuito e é de extrema importância no estudo dos resistores. Agora, como podemos calcular quanto exatamente de energia está sendo liberada na forma de calor? De modo geral, existem duas fórmulas de potência elétrica que são muito úteis para resistores.

Dado um resistor de resistência elétrica R, submetido à uma diferença de potencial U e percorrido por corrente i, a potência elétrica dissipada por esse resistor é dada por:

Com isso, se soubermos durante quanto tempo, o circuito se manteve operante, podemos calcular a energia dissipada por meio de:

Fórmulas


Exercícios

Exercício 1
(ENEM/2017)

Dispositivos eletrônicos que utilizam materiais de baixo custo, como polímeros semicondutores, têm sido desenvolvidos para monitorar a concentração de amônia (gás tóxico e incolor) em granjas avícolas. A polianilina é um polímero semicondutor que tem o valor de sua resistência elétrica nominal quadruplicado quando exposta a altas concentrações de amônia. Na ausência de amônia, a polianilina se comporta como um resistor ôhmico e a sua resposta elétrica é mostrada no gráfico.

O valor da resistência elétrica da polianilina na presença de altas concentrações de amônia, em ohm, é igual a:

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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