Eletrodinâmica II: resistores
Efeito térmico ou efeito Joule
Quando a corrente elétrica atravessa um condutor, ocorre a transformação da energia elétrica em energia térmica devido a colisão dos elétrons livres com os átomos do condutor
Por causa das colisões, os átomos do condutor passam a vibrar mais intensamente e ocorre elevação da temperatura do condutor
Resistores
São elementos de circuitos responsáveis por transformar energia elétrica em energia térmica (dissipar energia elétrica) ou limitar a intensidade da corrente elétrica em circuitos eletrônicos
podem limitar a intensidade de uma corrente elétrica
tem como principal propriedade elétrica uma grandeza física denominada resistência elétrica
Lei de Ohm e resistência elétrica
mantida a temperatura constante, o quociente da ddp aplicada pela respectiva intensidade da corrente elétrica resultava em uma constante característica do resistor
U/i = U1/ i1 = U2/ i2 = R
A grandeza elétrica R foi denominada resistência elétrica do resistor, ela não depende da ddp aplicada ao resistor nem da intensidade de corrente elétrica que o percorre, mas do condutor e de sua temperatura
U/ i = R
U = R. i
Lei de Ohm: o quociente da ddp (movimento das cargas elétricas, U) nos terminais de um resistor pela intensidade de corrente elétrica que o atravessa é constante e igual à resistência elétrica do resistor
em resistores de mesma ddp, é atravessado por corrente elétrica (i = U/ R) de menor intensidade aquele que tiver maior valor de R.
Unidade de medida: kΩ (quiloohm)
Curvas características de resistores ôhmicos e não-ôhmicos
os condutores ôhmicos são também chamados de condutores lineares por apresentarem uma função linear entre a ddp (U) e a corrente elétrica (i)
o gráfico de U em função de i é uma reta que passa pela origem e o coeficiente angular da reta (tg) é numericamente igual à resistência elétrica do resistor, ou seja, Tg θ = U/ i = R
para resistores que não obedecem a lei de Ohm, o gráfico passa pela origem mas não é uma reta, são denominados condutores não-lineares
para eles, define-se resistência aparente em cada ponto da curva pelo quociente Rap = U1/ i1 e Rap' = U2/ i2
a resistência aparente será sempre igual a secante que passa pela origem e pelo ponto considerado (tg B = Rap e tg B' = R'ap)
Lei de Joule
um resistor transforma toda energia elétrica de um circuito em energia térmica; daí ser usual dizer que um resistor dissipa a energia elétrica que recebe do circuito. Assim, a potência consumida por um resistor é dissipada.
Pot = R.i²
A energia elétrica transformada em energia térmica ao fim de um intervalo de tempo é dada por: Eel = Pot.Δt ---> Eel = R.i².Δt
A energia elétrica dissipada num resistor, num dado intervalo de tempo Δt, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica que o percorre
A potencia elétrica dissipada é dada por: Pot = U²/R
Resistividade
A resistência elétrica de um resistor depende do material que o constitui, de suas dimensões e de sua temperatura
a resistência elétrica R de um resistor é diretamente proporcional ao cumprimento (L); inversamente proporcional à sua área de secção transversal (A); dependente do material que o constitui
R = p. L/ A, em que a letra p representa uma grandeza que depende do material que constitui o resistor e da temperatura, sendo denominado resistividade do material
a unidade da resistividade é Ω.m
A resistividade de um material varia com a temperatura
a resistividade p a uma temperatura θ: p = po.[1 + α.(θ - θo)]
po é a resistividade do resistor na temperatura θo e α um coeficiente que depende da natureza do material, denominado coeficiente de temperatura
dependendo da resistividade do material, ele poderá ser considerado condutor ou isolante
R = Ro.[ 1 + α.(θ = θo)]