Resistência Elétrica: O que é?

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Campo: Eletricidade Básica

China

O que é Resistência Elétrica?

A resistência (também conhecida como resistência ohmica ou resistência elétrica) é uma medida da oposição ao fluxo de corrente em um circuito elétrico. A resistência é medida em ohms, simbolizada pela letra grega ômega (Ω).

Quanto maior a resistência, maior a barreira contra o fluxo de corrente.

Quando a diferença de potencial é aplicada a um condutor, a corrente começa a fluir, ou os elétrons livres começam a se mover. Ao se mover, os elétrons livres colidem com os átomos e moléculas do condutor.

Devido à colisão ou obstrução, a taxa de fluxo dos elétrons ou da corrente elétrica é restringida. Portanto, podemos dizer que há alguma oposição ao fluxo de elétrons ou corrente. Assim, essa oposição oferecida por uma substância ao fluxo de corrente elétrica é chamada de resistência.

A resistência do material condutor é encontrada ser—

diretamente proporcional ao comprimento do material
inversamente proporcional à área da seção transversal do material
depende da natureza do material
Depende da temperatura

Matematicamente, a resistência de um material condutor pode ser expressa como,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Onde R = resistência do condutor

$l$ = comprimento do condutor

a = área da seção transversal do condutor

$\rho$ = constante de proporcionalidade do material conhecida como resistividade específica ou resistividade do material

Definição de 1 Ohm de Resistência

Se um potencial de 1 volt for aplicado entre dois terminais de um condutor e se uma corrente de 1 ampere fluir através dele, a resistência desse condutor é dita ser de um ohm.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \end{align*}$

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

Em que Unidades é Medida a Resistência Elétrica?

A resistência elétrica é medida em (a unidade SI para um resistor) ohm, e Ω a representa. A unidade ohm (Ω) recebeu esse nome em homenagem ao grande físico e matemático alemão Georg Simon Ohm.

No sistema SI, um ohm é igual a 1 volt por ampère. Portanto,

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

Portanto, a resistência também é medida em volts por ampère.

Os resistores são fabricados e especificados em uma ampla gama de valores. A unidade ohm é normalmente usada para valores de resistência moderados, mas valores de resistência muito grandes ou muito pequenos podem ser expressos em miliôhm, kilôhm, megaohm, etc.

Portanto, as unidades derivadas dos resistores são feitas de acordo com seus valores, conforme mostrado na tabela abaixo.

Unit Name	Abbreviation	Values in Ohm $(\Omega)$
Milli Ohm	$m\,\,\Omega$	$10^-^3\,\,\Omega$
Micro Ohm	$\micro\,\,\Omega$	$10^-^6\,\,\Omega$
Nano Ohm	$n\,\,\Omega$	$10^-^9\,\,\Omega$
Kilo Ohm	$K\,\,\Omega$	$10^3\,\,\Omega$
Mega Ohm	$M\,\,\Omega$	$10^6\,\,\Omega$
Giga Ohm	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

Unidade Derivada de Resistores

Símbolo de Resistência Elétrica

Existem dois símbolos de circuito principais usados para a resistência elétrica.

O símbolo mais comum para um resistor é uma linha em zigue-zague, amplamente utilizada na América do Norte. O outro símbolo de circuito para um resistor é um pequeno retângulo, amplamente usado na Europa e Ásia, denominado símbolo internacional de resistor.

O símbolo de circuito para resistores é mostrado na imagem abaixo.

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Fórmula de Resistência Elétrica

A fórmula básica para resistência é:

A relação entre Resistência, Voltagem e Corrente (Lei de Ohm)
A relação entre Resistência, Potência e Voltagem
A relação entre Resistência, Potência e Corrente

Essas relações são resumidas na imagem abaixo.

Fórmula de Resistência 1 (Lei de Ohm)

De acordo com a lei de Ohm

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Portanto, a resistência é a razão entre a tensão de alimentação e a corrente.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\,\Omega \end{align*}$

Fórmula da Resistência 2 (Potência e Tensão)

A potência transferida é o produto da tensão de alimentação e da corrente elétrica.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Agora, substitua $I = \frac{V}{R}$ na equação acima, obtemos,

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \end{align*}$

Portanto, obtemos que a resistência é a razão entre o quadrado da tensão de alimentação e a potência. Matematicamente,

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\,\Omega \end{align*}$

Fórmula de Resistência 3 (Potência e Corrente)

Sabemos que, $P = V * I$

Substituindo $V = I *R$ na equação acima, obtemos,

$\begin{align*} P = I^2 * R \end{align*}$

Portanto, obtemos que a resistência é a razão entre a potência e o quadrado da corrente. Matematicamente,

$\begin{align*} R = \frac{P}{I^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Diferença Entre Resistência AC e DC

Há uma diferença entre a resistência AC e a resistência DC. Vamos discutir isso brevemente.

Resistência AC

A resistência total (incluindo resistência, reatância indutiva, e reatância capacitiva) em circuitos AC é chamada de impedância. Portanto, a resistência AC também é chamada de impedância.

Resistência = Impedância, ou seja,

$\begin{align*} R = Z \end{align*}$

A fórmula a seguir fornece o valor da resistência AC ou impedância de circuitos AC,

$\begin{align*} R_A_C = \sqrt{R^2 + (X_L-X_C)^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Resistência DC

A magnitude da corrente contínua é constante, ou seja, não há frequência em circuitos de corrente contínua; portanto, a reatância capacitiva e a reatância indutiva em circuitos de corrente contínua são zero.

Portanto, apenas o valor da resistência do condutor ou fio entra em jogo quando submetido a uma alimentação de corrente contínua.

Assim, de acordo com a lei de Ohm, podemos calcular o valor da resistência DC.

$\begin{align*} R_D_C = \frac{V}{I} \,\, \Omega \end{align*}$

Qual é Maior: Resistência AC ou Resistência DC?

Não existe efeito de pele em circuitos DC porque a frequência na alimentação DC é zero. Portanto, a resistência AC é maior comparada à resistência DC devido ao efeito de pele.

$\begin{align*} R_A_C = R_D_C \end{align*}$

Geralmente, o valor da resistência AC é 1,6 vezes o valor da resistência DC.

$\begin{align*} R_A_C = 1.6 * R_D_C \end{align*}$

Resistência Elétrica Calor e Temperatura

Resistência Elétrica e Aquecimento

Quando a corrente elétrica (ou seja, o fluxo de elétrons livres) passa por um condutor, há algum 'atrito' entre os elétrons em movimento e as moléculas do condutor. Este atrito é referido como resistência elétrica.

Assim, a energia elétrica fornecida ao condutor é convertida em calor devido ao atrito ou resistência elétrica. Isso é conhecido como efeito de aquecimento de uma corrente elétrica produzida pela resistência elétrica.

Por exemplo, se I amperes estiver fluindo por um condutor de resistência R ohms por t segundos, a energia elétrica fornecida é I2Rt joules. Essa energia é convertida na forma de calor.

Assim,

$\begin{align*} Heat \,\, produced \,\,(H) = I^2 * R * t \,\, joules \end{align*}$

$\begin{align*} = \frac{I^2 * R * t}{4.186} \,\, calories \end{align*}$

Este efeito térmico é utilizado para fabricar muitos aparelhos elétricos de aquecimento, como um aquecedor elétrico, torradeira elétrica, chaleira elétrica, ferro elétrico, ferro de solda, etc. O princípio básico desses aparelhos é o mesmo, ou seja, quando a corrente elétrica flui através de uma alta resistência (chamada elemento de aquecimento), ela produz o calor necessário.

Uma liga comumente usada de níquel e cromo chamada nichrome tem uma resistência mais de 50 vezes maior que o cobre.

Efeito da Temperatura na Resistência Elétrica

A resistência de todos os materiais é afetada pela mudança de temperatura. O efeito da mudança de temperatura é diferente dependendo do material.

Metais

A resistência elétrica de metais puros (por exemplo, cobre, alumínio, prata, etc.) aumenta com o aumento da temperatura. Este aumento na resistência é grande para a faixa normal de temperaturas. Assim, os metais têm um coeficiente de temperatura de resistência positivo.

Ligas metálicas

A resistência elétrica das ligas metálicas (por exemplo, níquel-cromo, manganina, etc.) também aumenta com o aumento da temperatura. Este aumento na resistência é irregular e relativamente pequeno. Assim, as ligas têm um valor baixo do coeficiente de temperatura de resistência positivo.

Semi-condutores, isolantes e eletrólitos

A resistência elétrica dos semi-condutores, isolantes e eletrólitos diminui com o aumento da temperatura. À medida que a temperatura aumenta, muitos elétrons livres são criados. Portanto, há uma queda no valor da resistência elétrica. Assim, tais materiais têm um coeficiente de temperatura de resistência negativo.

Perguntas Comuns Sobre Resistência

Resistência Elétrica do Corpo Humano

A resistência da pele humana é alta, mas a resistência interna do corpo é baixa. Quando o corpo humano está seco, sua resistência efetiva média é alta, e quando está molhado, a resistência diminui substancialmente.

Em condições secas, a resistência efetiva oferecida pelo corpo humano é de 100.000 ohms, e em condições úmidas ou com a pele danificada, a resistência é reduzida para 1.000 ohms.

Se a energia elétrica de alta voltagem entrar na pele humana, ela rapidamente rompe a pele, e a resistência oferecida pelo corpo é reduzida para 500 ohms.

Resistência Elétrica do Ar

Sabemos que a resistência elétrica de qualquer material depende da resistividade ou resistência específica desse material. A resistividade ou resistência específica do ar é de aproximadamente $10^6$ a $10^1^5$ $\Omega-m$ em 200 C.

A resistência elétrica do ar é a medida da capacidade do ar de resistir a uma corrente elétrica. A resistência do ar é o resultado das colisões entre a superfície frontal do objeto e as moléculas de ar. Os dois principais fatores que afetam a quantidade de resistência do ar são a velocidade do objeto e a área da seção transversal do objeto.

A tensão de ruptura ou resistência dielétrica do ar é de 21,1 kV/cm (RMS) ou 30 kV/cm (pico), o que significa que o ar fornece resistência elétrica até 21,1 kV/cm (RMS) ou 30 kV/cm (pico). Se a tensão eletrostática no ar ultrapassar 21,1 kV/cm (RMS), ocorre a ruptura do ar; assim, podemos dizer que a resistência do ar se torna zero.

Resistência Elétrica da Água

A resistência específica ou resistividade da água é a medida da capacidade da água de resistir a uma corrente elétrica, que depende da concentração de sais dissolvidos na água.

Água pura tem um valor mais alto de resistência específica ou resistividade, pois não contém íons. Quando sais se dissolvem em água pura, são produzidos íons livres. Esses íons podem conduzir uma corrente elétrica; portanto, a resistência diminui.

Água com alta concentração de sais dissolvidos terá baixa resistência específica ou resistividade e vice-versa. A tabela abaixo mostra o valor de resistividade para diferentes tipos de água.

Tipos de água	Resistividade em Ohms-m $(\Omega-m)$
Água pura	20.000.000
Água do mar	20-25
Água destilada	500.000
Água da chuva	20.000
Água do rio	200
Água potável	2 a 200
Água desionizada	180.000

Resistência Elétrica do Cobre

O cobre é um bom condutor, portanto, tem um valor de resistência baixo. A resistência natural oferecida pelo cobre é conhecida como resistividade específica ou resistividade do cobre.

O valor da resistividade específica ou resistividade do cobre é $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Como Chama-se o Fenômeno Quando a Resistência Elétrica é Zero?

Quando a resistência elétrica é zero, este fenômeno é chamado de supercondutividade.

De acordo com a lei de Ohm,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \end{align*}$

Se a resistência elétrica, isto é, R = 0, então,

$\begin{align*} I = \frac{V}{0} = \infty \end{align*}$

Portanto, uma corrente infinita flui através do condutor se a resistência desse condutor for zero; este fenômeno é conhecido como supercondutividade.

Também podemos dizer que, se a resistência elétrica for zero, ela terá condutância infinita.

$\begin{align*} G = \frac{1}{R} = \frac{1}{0} = \infty \end{align*}$

Como a Resistividade Afeta a Resistência?

Como sabemos, a resistência de um material condutor pode ser expressa como,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Onde R = resistência do condutor

$l$ = comprimento do condutor

a = área da seção transversal do condutor

$\rho$ = constante de proporcionalidade do material conhecida como resistividade ou resistência específica do material

Agora, se $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ então

$\begin{align*} R = \rho \end{align*}$

Assim, a resistência específica ou resistividade de um material é a resistência oferecida pela unidade de comprimento e área da seção transversal do material.

Sabemos que cada material condutor tem um valor diferente de resistência específica ou resistividade; portanto, o valor da resistência depende do comprimento e da área do material condutor utilizado.

Fonte: Electrical4u

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