18ª aula
Resistores. Lei de Ohm. Curvas características
Resistor é um elemento de circuito que consome energia elétrica e a transforma em energia térmica. Dizemos que um resistor dissipa energia elétrica.
Os resistores são utilizados como aquecedores em chuveiros elétricos, torneiras elétricas, ferros de passar roupa, torradeiras elétricas, etc. Eles são também usados para limitar a intensidade da corrente elétrica que passa por determinados componentes eletrônicos. É claro que nestas utilizações a finalidade não é dissipar energia elétrica, como ocorre nos aquecedores.
Veremos que a principal propriedade física dos resistores é a resistência elétrica (R). Os resistores são representados pelo símbolo:
Lei de Ohm
Aplicando-se a um resistor uma ddp U ele é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i.
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Georg Simon OHM verificou que existem resistores para os quais dobrando-se o valor de U, dobra o valor de i. Triplicando-se U, triplica i e assim por diante. Isto é, U e i são grandezas diretamente proporcionais.
Podemos escrever: U = R.i
R é uma constante de proporcionalidade característica do resistor.
Se aplicarmos a mesma ddp U para diversos resistores, será percorrido por corrente elétrica de menor intensidade aquele que possui maior valor de R. Por isso é que R recebe o nome de resistência elétrica do resistor. A resistência elétrica mede a dificuldade que o resistor oferece à passagem da corrente elétrica.
Podemos então enunciar a Lei de Ohm:
Mantida a temperatura constante, a ddp aplicada a um resistor é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica que o atravessa.
U = R . i
Unidades no SI:
U => volt (V)
R => ohm (Ω)
i => ampère (A)
Os resistores que obedecem a Lei de Ohm são denominados resistores ôhmicos.
Gráfico U x i (curva característica)
Para um resistor ôhmico o gráfico da ddp U em função da intensidade da corrente elétrica i é uma reta inclinada em relação aos eixos passando pela origem:
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Exercícios básicos
Exercício 1:
A resistência elétrica de um resistor ôhmico é R = 10 Ω. Aplica-se ao resistor uma ddp U = 6 V. Qual é a intensidade da corrente que o atravessa. Dê a resposta em mA (m: mili).
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Exercício 2:
É dada a curva característica de um resistor ôhmico.
Determine a resistência elétrica do resistor e os valores de X e Y.
Exercício 2:
É dada a curva característica de um resistor ôhmico.
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Exercício 3:
Em dois resistores A e B são aplicadas diversas ddps U e medidas as correspondentes intensidades de corrente i. Os dados são apresentados na tabela abaixo:
Pode-se afirmar que:
a) Somente o resistor A é ôhmico;
b) Somente o resistor B é ôhmico;
c) A e B são ôhmicos;
d) A e B não são ôhmicos;
e) Para os resistores A e B a ddp U não é proporcional à intensidade de corrente i.
a) I e II
b) I e III
c) II e III
d) I, II e III
e) Nenhum deles.
Código de cores
O valor da resistência elétrica de um resistor pode vir expresso por meio de faixas coloridas. A primeira faixa é o primeiro algarismo do valor da resistência; a segunda faixa é o segundo algarismo do valor da resistência; a terceira faixa é o expoente da potência de 10 que deve multiplicar o par de valores obtidos anteriormente; a quarta faixa (prateada ou dourada) é a imprecisão ou tolerância do valor da resistência obtido.
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Considere os resistores R1 e R2 abaixo:
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Os valores de R1 e R2 são, respectivamente, iguais a:
a) 1000 Ω e 500 Ω
b) 1250 Ω e 1000 Ω
c) 1000 Ω e 250 Ω
d) 250 Ω e 1200 Ω
e) 500 Ω e 250 Ω
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Revisão/Ex 1:
(UESPI)
Em um laboratório, foram realizados ensaios elétricos com um fio condutor, submetendo-o a diversas voltagens. A tabela seguinte apresenta os valores dessas voltagens (UAB) e da intensidade de corrente elétrica (i) correspondente, estabelecida no condutor:
A resistência elétrica desse condutor tem um valor em Ω, igual a:
a) 0,30 b) 300 c) 30 d) 100 e) 4,4
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Revisão/Ex 2:
(UEL-PR)
Três condutores X, Y e Z foram submetidos a diferentes tensões U e, para cada tensão, foi medida a respectiva corrente elétrica I, com a finalidade de verificar se os condutores eram ôhmicos. Os resultados estão na tabela que segue:
De acordo com os dados da tabela, somente:
a) o condutor X é ôhmico;
b) o condutor Y é ôhmico;
c) o condutor Z é ôhmico;
d) os condutores X e Y são ôhmicos;
e) os condutores X e Z são ôhmicos.
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Revisão/Ex 3:
(UEM-PR)
O gráfico a seguir representa o comportamento da corrente que atravessa um resistor, em função da ddp a ele aplicada.
Nessas condições, assinale o que for correto:
(01) Este resistor não obedece à Lei de Ohm.
(02) Quando a corrente for de 0,4 A, a ddp aplicada no resistor será de 25 volts.
(04) A resistência do resistor tem dimensões de volt x coulomb/segundo.
(08) Quando a corrente for de 0,2 A e percorrer este resistor por 2 segundos, então, a potência será de 4 watts.
(16) A quantidade de energia dissipada pelo resistor, em qualquer tempo, será constante e igual a 200 joules/segundo.
(32) Quando a corrente elétrica for de 0,2 A, a resistência elétrica do resistor será de 50 Ω.
Dê como resposta a soma dos números que precedem as afirmativas corretas.
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Revisão/Ex 4:
Com base no gráfico "diferença de potencial (U) versus corrente (i) para um resistor", afirmou-se que o resistor:
I. É ôhmico.
II. Apresenta uma resistência de 50 Ω para uma corrente de 0,2 A.
III. Apresenta uma resistência de 90 Ω para uma diferença de potencial de 30 V.
Assinale a alternativa correta:
a) Todas as afirmativas são verdadeiras.
b) Apenas as afirmativas I e III são verdadeiras.
c) Apenas as afirmativas II e III são verdadeiras.
d) Apenas a afirmativa II é verdadeira.
e) Apenas a afirmativa I é verdadeira.
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Revisão/Ex 5:
(Uniube-MG)
Nos resistores de carvão vêm impressas várias faixas coloridas que determinam o seu valor. Elas obedecem ao seguinte código: a primeira faixa colorida da esquerda representa o primeiro algarismo; a segunda faixa colorida da esquerda representa o segundo algarismo; a terceira faixa colorida da esquerda representa a potência de 10, pela qual deve ser multiplicado o número formado pelos dois algarismos anteriormente identificados. Existe ainda, para muitos resistores, uma quarta faixa que corresponde à tolerância do fabricante. Dado o código de cores para resistores de carvão em ohms:
No laboratório foi montado o circuito:
O gráfico que melhor ilustra o experimento com este resistor ôhmico é:
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z
Desafio:
a) Aplicando-se no resistor uma tensão elétrica de 6,4 V, qual é a intensidade da corrente elétrica que o atravessa?
b) Nas condições do item a) qual é o número de elétrons livres que atravessa a seção reta do resistor em 60 s.
Dado: carga elétrica do elétron em módulo: e = 1,6.10-19 C
A resolução será publicada na próxima quarta-feira.
Resolução do desafio anterior:
Abaixo apresentamos parte da “conta de luz” de uma residência. Nesta parte destacamos o Histórico do Consumo em kWh e o preço da energia elétrica consumida no mês de maio de 2016, incluindo os tributos (PIS/PASEP, COFINS e ICMS).
a) Qual é o preço médio de 1kWh?
b) Qual é o preço da energia elétrica consumida durante um banho de 15 min, sabendo-se que a potência do chuveiro elétrico utilizado é de 6.000 W?
c) Uma lâmpada incandescente tem potência de 60 W. Quantas horas a lâmpada deveria ficar ligada para consumir a mesma energia que o chuveiro elétrico nas condições do item b)?
a)
No mês de maio de 2016 o consumo de energia elétrica foi de 404 kWh, sendo o valor a pagar R$ 267,74. Assim, o preço médio do kWh consumido, incluído os tributos, foi igual a: R$ 267,74/404 kWh ≅ a R$ 0,66 por kWh.
b)
Eel = P.Δt => Eel = (6000/1000)kW.(1/4)h => Eel = 1,5 kWh
Custo do banho: (R$0,66).(1,5) = R$ 0,99
c)
(Eel)lâmpada = (Eel)chuveiro
(P.Δt)lâmpada = (P.Δt)chuveiro
60W.Δt = 6000W.(0,25)h
Δt = 25 h
Respostas: a) R$ 0,66; b) 0,99; c) 25 h
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