Resistência Ôhmicas e não-Ôhmicas A lei de Ohm e suas contradições

1. Resistência e Lei de Ohm Se fizermos uma ligação com diferentes fios condutores, a uma mesma fonte de energia, veremos que as correntes obtidas serão diferentes umas das outras. Isso se dá pelo fato de o pró própri prioo fi fioo ofe oferec recer er “d “difi ificu culda ldades des”” à pas passag sagem em da co corre rrent ntee el elét étric rica. a. Com a finalidade de medir essa “dificuldade”, definiu-se uma nova grandeza: a resistência do condutor. Sendo assim, a resistência elétrica é uma propriedade que os materiais em geral têm, de dificultar o movimento dos elétrons. No SI a unidade adotada para esta grandeza é o ohm (Ω), em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm. A corrente elétrica tem sua intensidade intensidade reduzida naqueles materiais cuja resistividade resistividade é maior. A resistência pode ser ser constante ou não, dependendo dependendo do condutor, podendo podendo ser ôhmico ou não-ôhmico. A resistência elétrica de um condutor (R) dependerá da natureza do material. Quando esta proporcionalidade é mantida de forma linear, chamamos o condutor de ôhmico , tendo seu valor dado por:

Onde (R) é a resistência, resistência, (V) é a tensão e (I) a corrente. Essa equação equação é uma definição geral de resistência. Ela pode ser utilizada utilizada para qualquer tipo de resistor. Um condutor não ôhmico não satisfaz a Lei de Ohm. Dessa forma, a diferença de potencial e a corrente elétrica não sofrem variações proporcionais e assim, a medida da resistência elétrica do resistor não é constante. Um condutor que não corresponde a Lei de Ohm sofre variação em suas dimensões devido à variação de temperatura.

2. Associação de resistores em série Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material. São elementos de circuito que consomem energia ener gia elé elétric trica, a, conv converte ertendo-a ndo-a int integra egralmen lmente te em ene energia rgia térm térmica ica.. A conv conversão ersão de energia elétrica em energia térmica é chamada de Efeito Joule . Os resistores podem ser encontrados em vários objetos, como por exemplo, no chuveiro, na lâmpada, etc.

Figura 1: Resistor de uma lâmpada elétrica comum Fonte: http://www.brasilescola.com/fisica/calculo-resistencia-eletrica.htm

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O resistor equivalente é calculado pela fórmula R t= R1 + R2 + ... O valor da resistência equivalente é a soma dos valores da resistência. Num circuito onde tenhamos duas resistências sendo R1 com valor de 100 Ohms e R2 com valor de 20 Ohms, portanto o valor da resistência total é de 120 Ohms, utilizando a formula teremos R t= 100 + 20. Caso haja mais de dois resistores em série basta acrescentar os demais na fórmula e através de uma simples soma obtemos o valor da resistência equivalente: Req = R1 + R2 + ... + Rn Vale a pena lembrar que a corrente elétrica (I) permanece a mesma em todo o circuito, não variando seu valor nas extremidades dos resistores, mas isso é válido apenas para o circuito em série, no circuito em paralelo a corrente (I) diminui, porém a tensão ou ddp (V) permanece a mesma para todos os resistores.

3. Potencial Elétrico e Corrente Elétrica. Qual a diferença? Sabemos que as águas do lago fluem espontaneamente de um ponto mais alto para outro mais baixo, ou seja, de um ponto de maior potencial gravitacional para outro de menor, transformando energia potencial em cinética nesse processo. Da mesma forma as cargas elétricas também fluirão espontaneamente de um ponto de maior potencial elétrico para outro de menor potencial elétrico. O movimento das cargas elétricas ocorre quando existe uma diferença de potencial elétrico entre dois pontos, seguindo as cargas do ponto de maior para o de menor potencial. Esta diferença de potencial elétrico é o que cotidianamente chamamos de voltagem, por ela ser medida em Volts. Quando esta diferença de potencial é aplicada sobre um fio condutor metálico, os elétrons livres que se movem de modo caótico entre as moléculas do metal passam a se move mo verr de mo modo do orde ordena nado do,, rumo rumo ao pont pontoo de meno menorr pote potenc ncia iall elét elétri rico co.. Esta Esta movimentação movimentação ordenada de cargas elétricas ao longo de um condutor é o que chamamos de corrente elétrica. Ou seja, trata-se o movimento ordenado de partículas portadoras de cargas elétricas. Microscopicamente as cargas livres estão em movimento aleatório em razão da agitação térmica. Se aplicarmos um campo elétrico na região das cargas é possível observar que elas passam a ter movimento ordenado. Os condutores elétricos oferecem maior facilidade à passagem de corrente elétrica. A corrente elétrica é medida em ampères [A]. O deslocam deslocamento ento orientado orientado de elétrons elétrons por um condutor condutor nunca nunca será tot totalme almente nte livre, livre, uma vez que as características físicas dos condutores definirão a resistência elétrica.

4. Experimento I – Lei de Ohm A resistência elétrica mede a propriedade dos materiais de oferecer resistência a passagem de corrente corrente elétrica. Neste processo a energia energia elétrica elétrica é dissipada, dissipada, geralmente, geralmente, na forma forma de calor. Assim um resistor corresponde a qualquer dispositivo que dissipe energia elétrica.





percorrem é diretamente proporcional à voltagem ou ddp aplicada. Contudo, o gráfico V versus i é uma linha reta, cuja inclinação é igual o valor da resistência elétrica do material, como mostra o gráfico abaixo:

Figura 2 - Resistores ôhmicos obedecem à lei de Ôhm

Procedimentos e Resultado obtidos Agora que já tiveram uma idéia do que seja um resistor Ôhmico, iremos mostrar como foi realizado o funcionamento. Para uma melhor visualização do funcionamento, desenvolvemos o experimento, montando um circuito, com tais materiais:

Figura 3 - Um painel específico para montagem de circuito





Figura 4 - Um multímetro

Figura 5 - Um comutador

Figura 6 - Um Amperímetro





Figura 7 - Uma fonte de alimentação

Figura 8 - Fios para conexão E assim montamos nosso circuito:





Figura 9 - Circuito pronto

Ao medirmos a corrente entendemos que o medidor, devido ao nosso modelo que foi o standart, deveria ser posto em série para que os valores fossem exatos, se o colocássemos em paralelos os dados seriam meio que “divididos”. Algo muito interessante é que, o nosso amperímetro nos mostra o sentido exato da corrente, se utilizássemos um outro modelo e mudássemos os pinos, do circuito, de posição os valores na escala seriam invertidos. É como se tivéssemos um valor positivo e depois ele fosse negativo. O gráfico:

Figura 10 Gráfico 1 - Resistor Ôhmico

Ddp (em volts)

Intensidade de corrente (em miliampere)

Resistência (em ohm)







2,5 3

25 30

0,1 0,1

Tabela 01 - Valores Obtidos

É verdade o que Georg Ohm afirmou em sua primeira lei! Em todo o circuito os valores são constantes tanto da corrente como na tensão. Mas cuidado, isso só vale quando usamos resistores ôhmicos.

5. Experimento II - Resistores não-ôhmicos Depois de ficarmos por dentro do funcionamento dos resistores ôhmicos, vamos entender como funciona os resistores não-ohmicos também. Para analisarmos esse funcionamento também desenv desenvolv olvemo emoss um experi experimen mento, to, que foi a montag montagem em de um circui circuito to com os seguin seguintes tes materiais: •

Uma fonte CC regulável;

•

Um painel acrílico para associação de resistores;

•

Uma conexão com lâmpada 6 V / 15 W e pinos de pressão ;

•

Quatro conexões de fios com pinos banana;

•

Um multiteste com fundo de escala próxima a 3 A CC

•

Uma chave liga-desliga;





Figura 11 Circuito completo com nossos materiais

Depois da montagem seguimos para os testes. Com a chave aplicamos diferentes DDP’s no circuito e obtivemos obtivemos a corrente correspondente correspondente no amperímetro. amperímetro. Assim calculamos calculamos a resistência. Obtivemos tais resultados: Tabela 1 – Resistência no circuito DDP entre os pontos 2 e 13(em volt) OV 1 V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V

Intensidade de corrente “i” que circula (em ampére) 0 0,56 0,71 0,85 1,01 1,11 1,21 1,31 1,40 1 51

R = V/i (em Ohm)

0 1,78 2,81 3,52 3,96 4,50 4,95 5,34 5,71 5 96





Diferentemente da tabela vista anteriormente dos condutores ôhmicos, os condutores não-ôhmicos apresentam uma variação de resistência não-constante. Uma vez que um condutor não ôhmico não obedece a Lei de Ohm. Dessa forma, a diferença de potencial potencial e a corrente elétrica não sofrem variações proporcionais.

Tabela 2 – Calculo da resistência alternando a voltagem V (em volt)

i (em ampere)

R (em Ohm)

0,5 0,03 3,5 0,04 6,5

0,43 0,03 0,92 0,038 1,25

1,2 1 3,8 1,1 5,2

Representando esses valores graficamente, temos:





Reafirmando o dito anteriormente, em que não há proporcionalidade entre DDP e corrente elétrica, o gráfico resulta numa curva.

6. Conclusão Uma resistência é dita ôhmica quando o seu valor numérico independe da tensão aplicada. aplicada. Se o valor numérico da resistência depender depender da tensão aplicada, ela é dita nãoôhmica. Quando um resistor obedece à Lei de Ohm, o gráfico i x V é uma linha reta, sendo, sendo, por isso, isso, chama chamado do de resis resistor tor li line near. ar. Em determ determin inado adoss ti tipos pos de resist resistore oress metálicos, a resistência é constante e independente da tensão aplicada apenas se a temperatura permanecer constante. constante. Nos resistores não-lineares ou não-ôhmicos, a resistência é altamente dependente da tensão aplicada.

Referências

Resistência Ôhmicas e não-Ôhmicas A lei de Ohm e suas contradições

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