Por que os resistores usam valores padrão como 47 kΩ em vez de números arredondados

Muitos iniciantes no design de circuitos podem achar os valores padrão de resistores confusos. Por que valores comuns como 4,7 kΩ ou 5,1 kΩ em vez de números arredondados como 5 kΩ?

A razão está no uso de um sistema de distribuição exponencial para valores de resistores, padronizado pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC). Este sistema define uma série de valores preferenciais, incluindo as séries E3, E6, E12, E24, E48, E96 e E192.

Por exemplo:

• A série E6 usa uma proporção de aproximadamente 10^(1/6) ≈ 1,5

• A série E12 usa uma proporção de aproximadamente 10^(1/12) ≈ 1,21

Na prática, os resistores não podem ser fabricados com precisão perfeita—cada um tem uma tolerância especificada. Por exemplo, um resistor de 100 Ω com tolerância de 1% é aceitável se seu valor real estiver entre 99 Ω e 101 Ω. Para otimizar a produção, a Associação da Indústria Eletrônica Americana estabeleceu um sistema padrão de valores preferenciais.

Considere resistores com tolerância de 10%: se um resistor de 100 Ω já estiver disponível (com uma faixa de tolerância de 90 Ω a 110 Ω), não há necessidade de produzir um resistor de 105 Ω, pois ele cairia na mesma faixa efetiva. O próximo valor necessário seria 120 Ω, cuja faixa de tolerância (108 Ω a 132 Ω) começa onde a anterior termina. Assim, dentro da faixa de 100 Ω a 1000 Ω, apenas valores específicos—como 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω e 330 Ω—são necessários. Isso reduz o número de valores distintos em produção, diminuindo os custos de fabricação.

Este princípio de distribuição exponencial aparece em outras áreas também. Por exemplo, as denominações monetárias chinesas incluem 1, 2, 5 e 10 yuan, mas não 3 ou 4 yuan—porque 1, 2 e 5 podem ser combinados de forma eficiente para formar qualquer quantia, minimizando o número de denominações necessárias. Da mesma forma, os tamanhos das pontas de canetas frequentemente seguem uma sequência como 0,25, 0,35, 0,5 e 0,7 mm.

Além disso, o espaçamento logarítmico dos valores de resistores garante que, dentro de uma determinada tolerância, os usuários sempre possam encontrar um valor padrão adequado. Quando os valores de resistores seguem uma progressão exponencial alinhada com sua tolerância, os resultados de operações matemáticas comuns (adição, subtração, multiplicação, divisão) também permanecem dentro de limites de tolerância previsíveis.