Corrente elétrica e resistores

CORRENTE ELÉTRICA: DEFINIÇÃO

Nos condutores, as cargas elétricas que podem se mover estão num movimento desordenado, caótico. Quando se aplica no condutor uma diferença de potencial (ddp), o movimento das cargas livres passa a ser orientado, ordenado. Ao movimento ordenado de cargas elétricas é que denominamos Corrente Elétrica.

SENTIDO REAL X SENTIDO CONVENCIONAL

No início do desenvolvimento da eletricidade, o homem achou que eram as cargas positivas, prótons, que se deslocavam no sentido do campo elétrico gerado no interior do condutor. Somente muito tempo depois foi percebido o equívoco: são os elétrons que se deslocam em sentido contrário ao do campo elétrico gerado no interior do condutor. O sentido real da corrente elétrica num condutor metálico é o do movimento dos elétrons.

Mas, por tradição, adota-se para sentido da corrente elétrica, aquele que o homem primeiro pensou, o dos movimentos dos prótons no sentido do campo elétrico. Este é o denominado sentido convencional da corrente elétrica. Quando simplesmente se fala em sentido da corrente elétrica, estamos falando no convencional.

INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA

Denomina-se intensidade média da corrente elétrica a razão entre a quantidade de carga elétrica (Δq) que passa por uma secção do condutor e o intervalo de tempo (Δt) que ela gasta para passar. Quando o fluxo de carga se mantém constante, não há necessidade de utilizar a expressão intensidade de corrente média, basta usar intensidade de corrente.

A unidade SI de intensidade de corrente elétrica é o ampère (A), razão entre o coulomb (C) e o tempo (s). Quando se diz que uma corrente é de 1 A, queremos dizer que passa por uma seção do condutor uma carga de 1C num intervalo de 1s.

PROPRIEDADE DO GRÁFICO I X T

Em qualquer gráfico de intensidade de corrente versus tempo, i x t, a área entre a função e o eixo dos tempos fornece o valor numérico da carga elétrica que atravessa o condutor no intervalo de tempo considerado.

CORRENTE ALTERNADA (AC) E CORRENTE CONTÍNUA (DC)

Os elétrons que se deslocam por um condutor podem vir sempre de um mesmo sentido ou alterná-los. A corrente fornecida por uma bateria ou por uma pilha, por exemplo, possui um sentido único se movendo do pólo positivo para o pólo negativo (sentido convencional), essa é a chamada corrente contínua. Já a corrente que chega às nossas casas, gerada nas usinas, possui um sentido que se alterna periodicamente, aqui no Brasil a frequência da corrente alternada distribuída é de 60Hz. Essa corrente que muda de sentido é gerada por uma variação do fluxo de campo magnético, a chamada Lei de Faraday-Lenz, que estudaremos com mais detalhes nos próximos módulos.

RESISTORES

O resistor é aquele dispositivo do circuito elétrico que possui como principal característica transformar energia elétrica em energia térmica, fenômeno  conhecido como Efeito Joule. Essa dissipação se deve ao atrito entre os elétrons da corrente elétrica e os átomos do material e existem várias aplicações no dia a dia, como um chuveiro elétrico, um ferro de passar-roupas ou até mesmo em uma lâmpada incandescente.

Em um circuito elétrico, o resistor é normalmente representado pelos seguintes símbolos abaixo:

A dificuldade que a corrente elétrica tem em atravessar um resistor é denominada Resistência Elétrica (R). É comum na linguagem diária dizer que queimou a resistência do chuveiro, quando na realidade o que queimou foi o resistor.

RESISTORES ÔHMICOS E NÃO ÔHMICOS

Existem basicamente dois tipos de resistores: o ôhmico, que é aquele que obedece às Leis de Ohm (por isso o nome), e quando mantidos à temperatura constante apresentam resistência constante, e os não ôhmicos são aqueles que possuem sua resistência variável e por isso não obedecem as leis de Ohm.

PRIMEIRA LEI DE OHM

Se experimentalmente impusermos a um resistor diferentes diferenças de potencial (d.d.p) ele será percorrido por diferentes correntes elétricas. Definimos como resistores ôhmicos quando, para uma dada temperatura:

Ohm percebeu que a corrente em um circuito é diretamente proporcional à d.d.p estabelecida no circuito, e inversamente proporcional à resistência do circuito. Analisando as unidades.

Amperes = Volts / Ohms

A Lei de Ohm afirma que quando uma diferença de potencial de 1V é aplicada através de um circuito de resistência 1Ω , produzirá uma corrente de 1A.

Para um circuito com resistores ôhmicos, ou seja, resistores de resistência constante, a corrente e a voltagem são proporcionais entre si, na prática isso significa que a corrente dobrará sua intensidade quando a voltagem também dobrar a sua. Mas se a resistência do circuito for dobrada, mantendo a d.d.p constante, a corrente terá sua intensidade caindo a metade do valor inicial. Quanto maior a resistência do circuito, menor será a intensidade da corrente elétrica a uma certa d.d.p.

SEGUNDA LEI DE OHM

A Segunda Lei de Ohm mostra como calcular a resistência elétrica de um resistor, baseando-se nos fatores que a influenciam: as dimensões e o material de que é feito o resistor.

Através de experiências, pode-se concluir que quanto maior for o comprimento do fio, maior o valor de sua resistência elétrica, isto é, uma relação diretamente proporcional. E quanto maior for a sua área de seção reta, menor o valor de sua resistência, uma relação inversamente proporcional.

Considerando o resistor como um fio condutor (como na figura anterior) de área de seção A e comprimento L, chegamos na relação:

O representa a constante de proporcionalidade denominada resistividade, e, que caracteriza o material de que é feito o condutor. Cada material possui um valor de resistividade, que quando necessário é fornecido nos problemas.

Obviamente quanto maior a resistividade do material, maior a resistência elétrico do resistor. Portanto, substâncias de resistividade alta possuem baixa condutividade e vice-versa.

OBSERVAÇÃO

A resistência elétrica dos fios é uma característica de cada fio. Tanto o material que o constitui, quanto o seu comprimento e diâmetro devem ser levados em consideração na hora dos cálculos. A questão abaixo compara fios feitos de componentes diferentes.

EXERCÍCIO RESOLVIDO

01. (ENEM) A resistência de um fio é determinada pelas dimensões e pelas propriedades estruturais do material. A condutividade (σ) caracteriza a estrutura do material, de tal forma que a resistência de um fio, pode ser determinado conhecendo-se L, o comprimento do fio, e A, a área de seção reta. A tabela relaciona o material à sua respectiva resistividade em temperatura ambiente.

Mantendo-se as mesmas dimensões geométricas, o fio que apresenta menor resistência elétrica é aquele feito de:

a) tungstênio.
b) alumínio.
c) ferro.
d) cobre.
e) prata

Resolução: E

Na condição de todos os fios terem mesmas dimensões geométricas, terá menor resistência aquele que tiver maior condutividade. Pelos dados apresentados na tabela, observamos que a prata é o material de maior condutividade, portanto, menor resistividade e menor resistência elétrica.