Lei de Ohm: Tensão, corrente e resistência

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Entender o conceito de tensão, corrente e resistência elétrica é fundamental para dar os primeiros passos no  mundo da  eletrônica. Após o entendimento dessas grandezas e a aplicação da 1° Lei de Ohm é adquirida uma base fundamental para dar sequência aos estudos. Nesse artigo vamos apresentar tais conceitos assim como a 1° Lei de Ohm.

 

 

Unidades

 

Antes de entrar nos conceitos alvos desse artigo é interessante apresentarmos as grandezas elétricas, unidade e notação. Vamos trabalhar com grandezas no sistema internacional (SI). O nome da grandeza geralmente é em homenagem a grandes cientistas.

 

Neste artigo vamos trabalhar com as seguintes grandezas: 

  • Tensão: unidade volt (V) em homenagem a Alessandro Volta;
  • Corrente: Unidade ampere (A), em homenagem a André Marie Ampère;
  • Resistência: Unidade Ohm (Ω), em homenagem a Georg Simon Ohm.

Para facilitar a escrita de valores são utilizados prefixos que facilitam a indicação. Esses prefixos em potência de 10 são colocados antes da unidade que representa a grandeza. A tabela 1 exibe os prefixos mais utilizados. Deve-se respeitar o uso de letras maiúsculas e minúsculas, pois podem influenciar no valor da grandeza:

 

Tabela 1 - Prefixos do sistema internacional

 

Prefixo

Simbolo

potencia base 10

tera

T

1012

giga

G

109

mega

M

106

kilo

k

103

-

-

100

mili

m

10-3

micro

µ

10-6

nano

n

10-9

pico

p

10-12

 

 

Resistência

 

Os materiais possuem facilidade ou dificuldade para a passagem de uma corrente elétrica. Isso ocorre devido à quantidade de elétrons na sua última camada. Os metais possuem poucos elétrons na sua última camada, por exemplo o cobre possui 1 elétron. Dessa forma este elétron está fracamente atraído ao núcleo podendo ser facilmente movimentado entre os átomos. Elementos que possuem a camada exterior completa são isolantes, e no caso dos semicondutores, que possuem 3 ou 4 elétrons na sua última camada, podem ser usados como isolantes ou condutores dependendo das ligações entre os átomos vizinhos.

 

A oposição à passagem de corrente é chamada de resistência elétrica. Todo material possui uma certa resistência elétrica, isso ocorre devido ao “choque” dos elétrons nos átomos durante a movimentação. O efeito causado por essa oposição é o calor. Determinados átomos oferecem maior resistência à passagem dos elétrons, produzindo mais calor.

 

Dessa forma parte da energia aplicada é transformada em calor, esse efeito é chamado de efeito Joule. É o mesmo utilizado para aquecer a água do nosso chuveiro ou aquecer um forno elétrico. Porém em muitos casos na eletrônica, esse efeito torna-se uma perda para o sistema em forma de calor.

 

A unidade de Resistência elétrica é o Ohm cujo o símbolo é representado pela letra grega “Omega” (Ω). Ela é representada geralmente pela letra R em equações e circuitos.

 

Resistores

 

O componente que usa esse princípio para construção dos circuitos elétricos é o Resistor. O resistor é construído de tal forma que tenha uma resistência conhecida para que possa ser aplicado no circuito. Além da resistência conhecida, o resistor também é construído para uma potência desejada. Isso vai depender do material e tamanho do resistor.

 

Existem diversos tipos de resistores para diversas aplicações. Para aplicações em eletrônica geralmente são construídos de fio, filme de carbono e filme metálico. E possuem aparecia conforme figura 1:

 

tensão-corrente-e-resistência-elétrica-Lei-de-Ohm-01
Figura 1 - Resistores comuns em eletrônica

 

Para montagem de superfície, SMD, também são usados resistores como os mostrados na figura 2:

 

tensão-corrente-e-resistência-elétrica-Lei-de-Ohm-02
Figura 2 - Resistores SMD

 

Existem também casos onde deseja-se transformar a energia elétrica em calor. Nesse caso, geralmente chamados de “resistências”, os resistores possuem tamanhos maiores, consequentemente potências maiores e são feitos de fio. Como pode ser observado na figura 3:

 

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Figura 3 - Resistência de Chuveiro

 

Na eletrônica são muito utilizados os resistores variáveis, conhecidos com potenciômetros ou trimpots. A figura 4 exibe alguns exemplos:

 

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Figura 4 - diversos tipos de potenciômetros

 

 

Simbologia

 

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Figura 5 - Simbologia para resistores

 

 

Tensão

 

Resumidamente a tensão elétrica é a diferença de potencial entre dois pontos. Sua unidade é o volt (V) e é representada nas equações e circuitos geralmente pelas letras U e V.

 

Ela é fornecida ao circuito através de um gerador. Geralmente nos circuitos eletrônicos os geradores são baterias, que transformam a energia química em elétrica. Há também geradores mecânicos, solares, térmicos, magnéticos, etc.

 

 

Corrente

 

É o fluxo de elétrons em um condutor quando submetido a uma diferença de potencial. Geralmente essa diferença de potencial é controlada por algum tipo de gerador, que transforma um tipo de energia em energia elétrica, por exemplo, uma bateria.

 

A corrente elétrica pode causar alguns efeitos, por exemplo, o efeito térmico e efeito luminoso, que usamos em nosso dia a dia.

 

A unidade de corrente elétrica é o ampère (A) e é geralmente representada em equações e circuitos pela letra I.

O sentido real da corrente elétrica ocorre com o movimento do elétrons saindo do terminal negativo para o positivo. Na prática usa-se o sentido convencional, ou seja, adota-se o sentido do fluxo de elétrons saindo do terminal positivo para o negativo.

 

 

Lei de Ohm

 

Georg Simon Ohm fez diversos testes para verificar a relação entre tensão, corrente e resistência. A primeira lei de Ohm é formulada como:

 

“A corrente que flui por um resistor é proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional ao valor de sua resistência”.

 

tensão-corrente-e-resistência-elétrica-Lei-de-Ohm-06
Figura 6 - Circuito básico com resistor

 

Representada matematicamente por:

 

I = V/R (Corrente é igual ao valor da diferença de tensão dividido pela resistência)

 

Exemplo de aplicação:

 

Supondo um circuito simples composto de uma fonte e uma resistência apenas. A fonte possui  uma tensão de 12 V e a resistência o valor de 4,7 KΩ. Qual o valor da corrente que flui no circuito?

 

I = V/R = 12/4700 = 2,55 mA

 

Conclusão

 

Este artigo apresentou os conceitos básicos para eletricidade. Entender tais conceitos é fundamental para o desenvolvimento das habilidades na área de eletro-eletrônica. A partir desse ponto conseguimos evoluir para a análise de circuitos, entendo a influência de cada componente.

 

 

Imagem de destaque: http://www.build-electronic-circuits.com/electronics-for-beginners/

 

 

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Fábio Souza
Engenheiro com experiência no desenvolvimento de projetos eletrônicos embarcados. Hoje é diretor de operações do portal Embarcados, onde trabalha para levar conteúdos de eletrônica, sistemas embarcados e IoT para o Brasil. Também atua no ensino eletrônica e programação pelo Brasil. É entusiastas do movimento maker, da cultura DIY e do compartilhamento de conhecimento, publica diversos artigos sobre eletrônica e projetos open hardware, como o projeto Franzininho Participou da residência hacker 2018 no Redbull Basement. Quando não está ministrando palestras, cursos ou workshops, dedica seu tempo “escovando bits” ou projetando placas eletrônicas.