Resistência elétrica

Sabemos que a palavra resistência se refere a um significado comum de impedir algo, ou tentar resistir a alguma coisa. Do mesmo modo em que não conseguimos levantar um carro, por ele ser muito pesado e também termos uma resistência física que limita nossa força, a resistência elétrica se comporta da mesma maneira, gerando um obstáculo que faz com que a corrente elétrica tenha uma dificuldade em fluir por determinado material, quando o mesmo é submetido a uma tensão elétrica. Agora fisicamente falando, a resistência elétrica é a oposição a passagem dos elétrons.

Animação referente a resistência elétrica.

Nos condutores o movimento dos elétrons acontece de forma desordenada, o que caracteriza em uma dificuldade de locomoção interna, o que acarreta em colisões com outros elétrons e átomos deste condutor, e quando há essas colisões há também uma dificuldade na passagem dos elétrons, estabelecendo então que a corrente elétrica que ali flui tenha uma resistência.

A resistência é muito utilizada quando o assunto é aquecimento, pois quando submetida a uma tensão elétrica, além de oferecer uma resistência, também dissipa calor, onde essa energia térmica é utilizada em chuveiros, fornos, estufas, e outras aplicações.

 

A Eletricidade

Tudo na natureza é matéria.

A matéria é constituída por moléculas.

Molécula é a menor porção de uma substância que ainda conserva todas as suas propriedades iniciais. A molécula é formada por átomos.

O átomo é a menor porção da matéria e é constituído de prótons, elétrons e nêutrons.



No núcleo estão os prótons e os nêutrons, ambos definidos como tendo massa unitária. Os prótons têm natureza elétrica positiva. As partículas que giram ao redor do núcleo são denominadas elétrons, que têm carga elétrica negativa e não têm massa.

Diz-se que na natureza todo átomo é eletricamente neutro, ou seja, tem o número de prótons ( carga positiva) igual ao número de elétrons ( carga negativa)

Chamamos de eletrização a um processo externo qualquer que retire, ou coloque, elétrons na última camada ou orbital do átomo.

Quando um átomo ganha ou perde elétrons, diz-se que ele se tornou um íon, ou seja, não é mais eletricamente neutro. Diz-se então que o átomo ganhou Carga Elétrica.

Portanto, podemos definir Carga Elétrica como o número de elétrons ganhos ou perdidos pelo átomo. A carga elétrica de um elétron é muito pequena. Quando um átomo ganha ou perde 6,28 x 1018 elétrons, diz-se que sua carga é de 1 Coulomb ( C ), que é a unidade de carga elétrica

Quando um corpo adquire carga elétrica, ela poderá ser positiva ( perdeu elétrons) ou negativa ( ganhou elétrons). Diz-se que o corpo adquiriu um Potencial elétrico

Quando dois corpos adquirem quantidades de cargas elétricas diferentes, diz-se que há uma Diferença de Potencial entre eles.

 

Grandeza elétrica, Tensão elétrica;  A diferença de potencial é também denominada de tensão elétrica. Sua unidade é o Volt ( V ). O aparelho que mede a tensão elétrica é o Voltímetro

A existência de tensão é condição fundamental para o funcionamento de todos os aparelhos elétricos. A partir desta necessidade, foram desenvolvidos dispositi­vos que têm a capacidade de criar um desequilíbrio elétrico entre dois pontos, dando origem a uma tensão elétrica. Esses dispositivos são chamados de fontes geradoras de tensão.

Existem vários tipos de fontes geradoras de tensão, como as pilhas, baterias e geradores eletromecânicos.

A tensão fornecida pelas pilhas e baterias são chamadas de tensão contínua, pois tem polaridade constante e valor de tensão também praticamente constante

 

Geradores eletromecânicos como os das usinas geradoras da Cemig, geram uma tensão chamada de Alternada, pois sua polaridade e amplitude ( valor ) variam continuamente.

Corrente Elétrica

Chamamos de corrente elétrica ao movimento orientado de cargas, provocado pe­lo desequilíbrio elétrico (ddp) existente entre dois pontos

 

A corrente elétrica é a forma pela qual os corpos eletrizados procuram restabelecer novamente o equilíbrio elétrico. A corrente elétrica num circuito é apresentada pela letra I e sua unidade de medida é o Ampère ( A ).

Só haverá corrente elétrica circulando se houver uma fonte de tensão, uma carga e um caminho fechado para a corrente circular. A esse conjunto dá-se o nome de Circuito Elétrico.

 

Resistência elétrica: Quando um átomo possui somente 1 elétron na sua última orbital, esse elétron é chamado de elétron livre, pois pode ser facilmente arrancado do átomo.

Algumas substâncias têm elétrons livres na sua última orbital, principalmente alguns metais, como o ouro, a prata e o cobre. Essas substâncias são chamadas de Condutores de eletricidade.

 

Chamamos de Isolantes elétricos os materiais que possuem a sua última orbital completa, sendo difícil arrancar seus elétrons. Exemplos de isolantes são a borracha, o ar, a mica, o plástico, etc...

Todo circuito elétrico possui uma resistência elétrica, que é a oposição que um material apresenta à passagem da corrente elétrica. A resistência elétrica é simbolizada pela letra R. A unidade de resistência elétrica é o Ohm, representada pelo símbolo Ω.

O dispositivo que apresenta uma resistência elétrica é o resistor, cujo símbolo na Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT é:   __________/\/\/\/\/\/\/\___________

 

O valor da resistência elétrica está diretamente ligado à combinação de quatro fatores: à natureza do material, ao seu comprimento, à área da sua seção transversal ( grossura) e à sua temperatura de trabalho

O comprimento do material também interfere diretamente no valor da resistência. Quanto maior o comprimento do material, maior a oposição à passagem de corrente elétrica

A seção transversal, ou grossura, do material também altera o valor da resistência. Quanto mais grosso, menor será a oposição à passagem de corrente elétrica.

 

O aumento da temperatura causa um aumento da resistência do material

Chama-se Resistividade ou Resistência Específica à resistência de um material de um metro de comprimento, um milímetro quadrado de seção transversal à temperatura de 200 ­­­­C.

A resistência de um material qualquer pode ser calculada pela fórmula: R=p.I/A

Onde:

p  (letra grega e pronuncia-se rô) é a resistividade do material utilizado;

l é o comprimento em metros lineares (m);

A é a área da seção transversal em metros quadrados (m2);

R é resistência do material em ohms (Ω);

Normalmente, quando calculamos a resistência de condutores elétricos, usamos a área da sua seção transversal em mm2. Portanto, é comum usarmos uma unidade prática para a resistividade, que é ohms x mm2 / m.

 

Lei de Ohm:

A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador, o físico alemão Geor Simon Ohm(1789-1854). Ela relaciona: Tensão (V), Corrente (I) e Resistência (R), afirma que, para um condutor mantido à temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante. Essa constante é denominada de Resistência Elétrica.

A Lei de Ohm pode então ser definida: a corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão aplicada ao circuito e inversamente proporcional à resistência do mesmo.

Quando essa lei é respeitada por um determinado condutor mantido à temperatura constante, este denomina-se condutor ôhmico. A resistência de um dispositivo condutor é dada pela equação:

R = V/I   ou V = RI

onde:

V  é a diferença de potencial elétrico medida em volt (V);

I   é a intensidade da corrente elétrica medida em ampere (A)

R  é a resistência elétrica medida em ohm (Ω).

 

Potência elétrica: De uma maneira geral, os aparelhos elétricos são dispositivos que transformam energia elétrica em outras formas de energia, produzindo um trabalho. Potência elétrica é a capacidade de realização de trabalho. Diz-se que um aparelho é mais potente quando faz o mesmo trabalho em menor tempo, ou um trabalho maior no mesmo tempo que outro.

Portanto: Potência = Trabalho

tempo

A partir dos parâmetros elétricos, pode-se calcular a potência elétrica CC pelas fórmulas:

P = V x I P = R x I2

Onde:

P é a potência em watts (W)

V é a tensão elétrica em volts (V)

I é a corrente elétrica em ampères (A)

A energia elétrica é a potência desenvolvida numa unidade de tempo, ou seja:

Energia = Potência x tempo

A unidade de energia elétrica é o Joule (J). Como é uma unidade muito pequena, usa-se a unidade prática kWh ( quilo x watt x hora ).

 

Circuito em série: Dizemos que um circuito está em série quando os componentes são ligados de maneira a existir um único caminho para a passagem da corrente elétrica. A corrente elétrica em um circuito série é a mesma em todos os pontos do circuito. A figura a seguir apresenta um circuito série de resistores.

Para se determinar a resistência total de uma associação série, basta somar os valores das resistências dos resistores, ou seja, usa-se associação em série quando se deseja uma resistência de maior valor.

 

Circuito Paralelo: O que caracteriza um circuito paralelo é a ligação de seus componentes de tal forma que exista mais de um caminho para a passagem da corrente elétrica, ou seja, a corrente fornecida pela fonte se divide entre todos os componentes do circuito, de acordo com os valores dos resistores.

Para associação de vários resistores em paralelo com o mesmo valor, toma-se o valor de um deles e divide-se pela quantidade de resistores em paralelo, ou seja:

Onde R representa o valor de cada resistor da associação e N o número de resistores.

Para uma associação paralela de vários resistores de valores diferentes, determina-se a resistência equivalente através da soma dos inversos de cada resistor.

 

Efeito Joule: Um condutor metálico, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece. Num ferro de passar roupa, num secador de cabelos ou numa estufa elétrica, o calor é produzido pela corrente que atravessa um fio metálico. Esse fenômeno, chamado efeito Joule, deve-se aos choques dos elétrons contra os átomos do condutor. Em decorrência desses choques dos elétrons contra os átomos do retículo cristalino, a energia cinética média de oscilação de todos os átomos aumenta. Isso se manifesta como um aumento da temperatura do condutor. O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica.

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