Resistores: veja os tipos e suas associações!
A conversão da energia elétrica em térmica é feita por dispositivos chamados resistores, que são peças usadas como aquecedores ou dissipadores de eletricidade.
Chuveiros elétricos, filamentos de lâmpadas incandescentes e outros equipamentos que geram calor são exemplos de uso de resistores. Eles também são usados em estufas térmicas, fornos elétricos, secadores de cabelo e ferros de passar roupas, entre outras aplicações.
Você sabe como os resistores funcionam e quais os principais tipos do componente? Acompanhe nosso artigo e fique por dentro de todas as funcionalidades, características e usos desse dispositivo elétrico. Resolva exercícios sobre Física para arrasar no Enem!
O que são resistores?
O resistor é um componente que limita o fluxo da corrente elétrica em um circuito. Por meio do chamado efeito joule, ele é capaz de transformar a energia elétrica em energia térmica.
Na verdade, o dispositivo faz oposição à passagem da corrente elétrica, oferecendo resistência (e daí vem o nome, resistor).
Além de promover a transformação de energia elétrica em térmica, os resistores conseguem alterar a diferença de potencial em partes específicas do circuito. Isso é possível porque o dispositivo reduz a corrente elétrica.
Representação
Os resistores são representados pela letra R, conforme o Sistema Internacional de Medidas (SI). A ação do dispositivo é a impedância, ou ohm (Ω), que mede a relação volts (V) / ampère (A).
Assim, a resistência elétrica é definida pela seguinte fórmula:
R = U/i
Ou, ainda:
U = R.i
Nas equações acima, a letra R significa resistência elétrica, medida em ohm (Ω), U é a tensão medida em volts e i representa a corrente elétrica, medida em ampères.
Tipos de resistores
Os resistores podem ser:
- resistores fixos, constituídos de filme metálico, filme carbono, fio de precisão, entre outros;
- resistores variáveis, que são ajustados manualmente, por um movimento mecânico.
Entre os dispositivos variáveis, alguns exemplos são:
- potenciômetros, geralmente usados para controle de áudio, em equipamentos amplificadores de som;
- reostato, que possui um terminal fixo e outro deslizante, utilizado principalmente para controlar correntes;
- coeficiente de temperatura positivo (PTC), um tipo de resistor dependente do coeficiente de temperatura positivo. Quando a temperatura se eleva, sua resistência aumenta. Ele é utilizado normalmente em aparelhos de televisão;
- coeficiente de temperatura negativo (NTC), que, por sua vez, tem um comportamento semelhante, mas quando a temperatura aumenta, a resistência é reduzida. É usado, por exemplo, em instrumentos de medida de temperatura;
- light depend resistor (LDR), um dispositivo cuja resistência varia de acordo com a incidência de luminosidade. Costuma ser utilizado em sensores de iluminação;
- magnetorresistores, controlados por campo magnético. Um exemplo de aplicação são os detectores de velocidade;
- varistor, ou metal óxido varistor, um componente que tem dois valores de resistência distintos. Um deles é um valor elevado em baixas voltagens, enquanto o outro é o contrário, ou seja, possui valor baixo em voltagens elevadas. Uma de suas principais aplicações é a proteção contra curtos-circuitos em extensões ou para-raios.
Capacitores
Diferentemente dos resistores, os capacitores, também chamados de condensadores, se opõem à passagem da corrente elétrica, armazenando a energia elétrica ou eletrostática. Os capacitores são usados em diversos tipos de circuitos elétricos e em máquinas fotográficas para armazenamento da luz de flash.
Um capacitor é constituído por duas peças condutoras, chamadas armaduras, e em seu interior existe um material isolante, conhecido como dielétrico. A função do dielétrico é permitir que os condutores fiquem muito próximos, mas sem contato.
Leis de Ohm
O físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854) foi quem descobriu a resistência elétrica, em 1927, e nomeou as duas leis que explicam a passagem de resistência elétrica pelos condutores. Em alguns casos, essas leis também se aplicam aos semicondutores e aos isolantes.
A primeira Lei de Ohm estabelece que, em um condutor com temperatura constante, a intensidade de corrente elétrica é proporcional à diferença de potencial aplicada entre suas extremidades. Os condutores de resistência constante são conhecidos como condutores ôhmicos.
A primeira Lei de Ohm é representada pela seguinte fórmula:
R = volt/ampère = Ohm (Ω)
Essa equação também pode ser expressada por R = U/i, sendo que U representa a tensão em volts e i a corrente elétrica em ampères.
Enquanto a primeira Lei apresenta uma nova grandeza, a resistência, a segunda Lei de Ohm determina os fatores que influenciam a resistência elétrica. Em resumo, a resistência elétrica depende da espessura, do comprimento e do material do condutor.
A segunda Lei é representada pela equação:
R = P.L/A
Nessa fórmula, L representa o comprimento do condutor, A é a área de secção transversal e P representa a resistividade do condutor.
Associação de resistores
Nos circuitos elétricos, os resistores se organizam em séries, em paralelo ou ainda em forma mista.
Ao analisar um circuito, encontramos o chamado resistor equivalente, que é o valor da resistência que poderia substituir, sozinha, todas as demais.
Resistores em paralelo
Na associação de resistores em paralelo, a corrente elétrica do circuito é igual à soma das correntes elétricas que passam por cada um dos resistores da associação. Todos os resistores são submetidos a uma mesma diferença de potencial.
Ela pode ser representada pela seguinte fórmula:
i = i1 + i2 + i3 + … + in
Considerando, por exemplo, um circuito composto por uma bateria e um resistor, a tensão aplicada pela fonte U é igual à tensão sobre o resistor, enquanto que a corrente gerada i é a corrente que atravessa o resistor.
Na associação de resistores em paralelo, a tensão (U) tem valor igual para todos os resistores, ou seja, é constante. Isso significa que a corrente total é a soma da corrente que passa por cada resistor. A resistência elétrica total é reduzida a cada etapa adicionada entre dois pontos do circuito.
Isso significa que a resistência total do circuito, ou resistência equivalente, no caso dos resistores associados em paralelo, sempre será menor do que o resistor de menor resistência da associação. A seguinte equação representa isso:
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … +1/Rn
A instalação elétrica de uma residência é uma das principais aplicações dos resistores em paralelo, na qual os resistores estão presentes em lâmpadas, chuveiros e tomadas elétricas, entre outros.
Resistores em série
A associação de resistores em série é mais simples, pois trata-se de uma ligação em sequência, que faz com que a corrente elétrica (i) seja mantida ao longo do circuito, enquanto a tensão elétrica (U) é variável. A resistência equivalente é a soma das resistências de cada resistor presente no circuito.
A associação em série pode ser ilustrada por um sistema que conecta uma bateria e uma chave para ligar e desligar em um mesmo fio. Um exemplo dessa aplicação são as luzes pisca-pisca, utilizadas principalmente em decorações natalinas. Com todas as lâmpadas conectadas, a resistência total do circuito é a soma da resistência de cada lâmpada.
Esse circuito pode ser representado pela seguinte fórmula:
R = R1 + R2 + R3 + … + Rn
O mesmo ocorre na diferença de potencial total do circuito, que prevê a soma da diferença de potencial de cada lâmpada, enquanto que a intensidade da corrente elétrica é igual em todos os resistores.
A equação que representa a diferença de potencial é:
U = U1 + U2 + U3 + … + Un
Associação de resistores mista
A associação de resistores mista é um circuito que, como o próprio nome diz, combina a associação em paralelo com a associação em série. Esse é o circuito que aparece com maior frequência no Enem e nos vestibulares, e por esse motivo vale conhecer mais sobre a eletrodinâmica.
Para calcular a associação mista, é necessário primeiro encontrar o valor correspondente à associação em paralelo e, em seguida, somar esse valor aos resistores em série.
Código de cores: resistores
Cada resistor tem um valor específico de resistência. Porém, em função de seu tamanho reduzido, não é viável imprimir neles esses valores. Por essa razão, foi instituído uma tabela de cores (resistores) para identificação deles.
A visualização do código permite determinar, sem o uso de equipamentos de medição, o valor da resistência de um resistor .
O código de cores é analisado por meio de faixas, cada qual com uma função. Existem resistores de 3 a 6 faixas. Confira o valor nominal de cada cor:
- preto: 0;
- marrom/castanho: 1;
- vermelho: 2;
- laranja: 3;
- amarelo: 4;
- verde: 5;
- azul: 6;
- violeta: 7;
- cinza: 8;
- branco: 9.
Para o cálculo da resistência, também devem ser considerados os valores de tolerância, que são:
- castanho: +/- 1%;
- dourado: +/- 5%;
- prata: +/- 10%;
- sem cor: +/- 20%.
Considerando A, B e C como as faixas coloridas, e sendo A a primeira faixa, ou a mais próxima de um dos terminais do resistor, o cálculo da resistência é feito por meio da seguinte fórmula:
R = (10A + B) x 10^C +/- % da tolerância
Associação de resistores: exercícios
Depois da leitura do artigo, que tal conferir e reforçar seus conhecimentos com alguns exercícios de associação de resistores? As questões a seguir fizeram parte de provas de vestibulares anteriores de algumas universidades. O gabarito está no final dos cinco exercícios.
1. (ITA-SP) Determine a intensidade da corrente que atravessa o resistor R2 da figura quando a tensão entre os pontos A e B for igual a V e as resistências R1; R2 e R3 forem iguais a R.
a) V/R
b) V/3R
c) 3V/R
d) 2V/3R
e) nenhuma das anteriores
2. (Mackenzie-SP) Entre os pontos A e B do trecho do circuito elétrico abaixo, a ddp é 80 V. A potência dissipada pelo resistor de resistência 4 W é:
a) 4 W
b) 12 W
c) 18 W
d) 27 W
e) 36 W
3. (Unip-SP) Entre os pontos A e B, é aplicada uma diferença de potencial de 30 V. A intensidade da corrente elétrica no resistor de 10 W é:
a) 1,0 A
b) 1,5 A
c) 2,0 A
d) 2,5 A
e) 3,0 A
4. (Cesgranrio-RJ) No circuito esquematizado, i1, i2 e i3 referem-se às correntes elétricas que percorrem, respectivamente, os resistores R1, R2 e R3. São representadas por u1, u2 e u3 as correspondentes quedas de potencial nesses mesmos resistores. Quaisquer que sejam os valores de R1, R2 e R3 é sempre verdadeiro que:
a) u1 + u2 + u3 = (i1 + i2 + i3) (R1 + R2 + R3)
b) u1 = u2 + u3
c) u2 = u3
d) i3 = i1
e) u1 = (i2 + i3) (R2 + R3)
5. (UFSM-RS) Analise as afirmações a seguir, referentes a um circuito contendo três resistores de resistências diferentes, associados em paralelo e submetidos a uma certa diferença de potencial, verificando se são verdadeiras ou falsas.
1. A resistência do resistor equivalente é menor do que a menor das resistências dos resistores do conjunto;
2. A corrente elétrica é menor no resistor de maior resistência;
3. A potência elétrica dissipada é maior no resistor de maior resistência.
A sequência correta é:
a) F, V, F
b) V, F, F
c) V, V, V
d) V, V, F
e) F, F, V
Veja agora o gabarito das questões acima e confira seu desempenho:
1: alternativa A
2: alternativa E
3: alternativa A
4: alternativa C
5: alternativa D
Você aprendeu o que é um resistor? Ainda tem dúvidas sobre circuitos elétricos e associações de resistores? Assista às videoaulas de Física e aproveite para praticar um pouco mais com outros exercícios sobre associação de resistores.
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