Primeira e Segunda Lei de Ohm

Introdução

Existem algumas leis que nos auxiliam a interpretar como um circuito elétrico se comporta e quais fatores afetam seu desempenho, como a Lei de Ohm. Considerada fundamental para entender eletricidade, a lei pode ser aplicada a qualquer circuito em um período ou em respostas instantâneas.

Nesse artigo entenderemos sobre a primeira e segunda lei de Ohm e conceitos relacionados a elas. 

Primeira e Segunda Lei de Ohm

Os materiais possuem um comportamento natural de impedir a passagem da corrente elétrica. Sob uma dada condição, essa propriedade física é chamada de resistência (R). Georg Simon Ohm (1787-1854) foi o primeiro físico a encontrar uma relação entre corrente e tensão, definindo a primeira lei de ohm como:

Em um condutor ôhmico, cuja resistência é constante, a intensidade de corrente elétrica é proporcional à diferença de potencial aplicada entre suas extremidades.

Matematicamente, a primeira lei de ohm é definida como:

R – resistência (Ω)

V – diferença de potencial elétrico (v)

I – intensidade da corrente elétrica (A)

Logo, a resistência é dada por:

Enquanto a primeira lei de ohm aborda resistência elétrica dos condutores sob condições constantes, a segunda avalia os fatores que podem afetar a resistência. Assim, a segunda lei de ohm define resistência como:

A resistência de qualquer material com uma área da seção transversal (A) uniforme, depende de A e de seu comprimento L.

Matematicamente, a segunda lei de ohm é definida como:

ρ – resistividade do material (Ω‧m)

L – comprimento do condutor (m)

A – área da seção transversal do condutor (m²)

Das duas fórmulas podemos concluir que: 

Primeira Lei de OhmSegunda Lei de Ohm
Quanto maior a diferença de potencial maior a resistênciaQuanto maior o comprimento do fio maior a resistência
Quanto maior a corrente menor a resistênciaQuanto maior a área de seção reta (ou seja, quanto mais largo o fio) menor a resistência

Resistência versus Resistividade

É fácil confundir os conceitos de resistência e resistividade, afinal ambas são grandezas que descrevem o impedimento de passagem de carga elétrica. Mas, há aspectos que diferenciam ambas, como pode-se observar na Tabela 1.

Resistência (Ω)Resistividade (Ω‧m)
É a oposição à passagem de cargas elétricas quando o material é submetido a uma diferença de potencialÉ a oposição particular de cada material à passagem de cargas elétricas, o valor para a maioria dos materiais foi medido experimentalmente e tabelado
Tabela 1 – Diferença entre resistência e resistividade.

Condutores, Semicondutores e Isolantes

Certamente, alguns materiais são mais resistentes e outros menos. Logo, há classificação deles como condutores; semicondutores e isolantes.

Os condutores são materiais em que as cargas elétricas se movem com facilidade, devido aos elétrons livres presentes nas suas camadas de valência. Assim, eles possuem baixa resistividade. Já os isolantes são materiais que tem poucos elétrons livres, dificultando o fluxo de cargas. Então, eles possuem alta resistividade.

No entanto, há materiais que não são nem bons condutores, nem bons isolantes, são os chamados semicondutores. Tais materiais podem ser manipulados para conduzir cargas elétricas como um condutor, isso é comumente feito com o silício no processo de dopagem.

Na Tabela 2 temos a relação de alguns materiais com sua resistividade e sua classificação quanto a ela.

MaterialResistividade (Ω‧m)Classificação
Alumínio2,8‧10-8Condutor
Cobre 1,72‧10-8Condutor
Carbono4‧10-5Semicondutor
Silício6,4‧10-2Semicondutor
Papel1010Isolante
Vidro1012Isolante
Tabela 2 – Resistividade de alguns materiais. | Fonte: adaptado de ALEXANDER, 2013

Curto Circuito e Circuito Aberto

Um detalhe importante são os extremos dos valores da resistência, zero e infinito, uma vez que eles têm um forte impacto no funcionamento dos circuitos. 

Assim, quando um circuito elétrico tem um R muito pequeno, se aproximando de zero, dizemos que o sistema está em curto-circuito. E quando temos um R muito grande, se aproximando do infinito, dizemos que o sistema está em circuito aberto.

O curto-circuito ocorre porque a queda tensão no resistor é zero, mas o valor da corrente elétrica pode assumir qualquer valor.

Como não há oposição à passagem de corrente elétrica, essa parte do circuito vai se comportar como um fio condutor, como mostra a Figura 1.

Leis de OHM
Figura 1 – Circuito em curto circuito.

O resultado é um super aquecimento do aparelho, podendo comprometer de forma irreversível seu funcionamento. É importante entender que chamamos curto-circuito porque em um circuito com diversos elementos, o caminho cuja resistência tende a 0 é o menor caminho que a corrente vai percorrer.

Leis de OHM
Figura 2 – Tomada em curto circuito. | Fonte: Webmatser, 2019 .

De forma similar, considera-se circuito aberto ocorre porque com R tendendo ao infinito a corrente elétrica que passa pelo dispositivo zero, enquanto que o valor da tensão pode assumir qualquer valor.

Leis de OHM

Como não haverá passagem de corrente elétrica, essa parte do circuito vai se comportar como circuito aberto, como mostra a Figura 3.

Leis de OHM
Figura 3 – Circuito se comportando como circuito aberto.

O exemplo mais tangível de um dispositivo em circuito aberto são as tomadas, que tornam-se circuito fechado ao serem conectadas com algum eletrônico. Assim, a corrente terá por onde percorrer e o aparelho conectado será energizado.

Leis de OHM
Figura 4 – Exemplo de circuito aberto.

Saiba mais

Referências

ALEXANDER, Charles K.. Fundamentos de circuitos elétricos. Porto Alegre: Amgh, 2013.

BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à análise de circuitos. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2012.

Webmaster. Os riscos de um curto-circuito. 2019. Disponível em: https://ezalphamv.com.br/os-riscos-de-um-curto-circuito/. Acesso em: 13 de maio de 2022.

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