Sabemos, a princípio, que existem materiais que protegem nossos corpos e até mesmo aparelhos eletrônicos contra as descargas elétricas. Damos nome a esses materiais de isolantes elétricos.
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Tais materiais nos protegem por conta da resistência elétrica que existem dentro deles. Dessa forma, vamos então entender um pouco mais sobre esse assunto.
O que é a resistência elétrica?
Em suma, a resistência elétrica é a capacidade de um objeto se impedir a passagem da corrente elétrica, quando submetido a uma certa diferença de potencial.
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Suponha a seguinte situação: Em uma certa sala lotada com pessoas, existe uma única saída. Ao toque de um alarme de incêndio, todos os presentes correm em direção à única saída existente. Como a porta não suporta todos ao mesmo tempo, definitivamente fica difícil a passagem de pessoas por ali.
Em uma analogia, tomemos a porta como sendo um material isolante e as pessoas indo em sua direção como uma corrente elétrica. Assim, se a porta fosse desenhada de uma maneira que as pessoas pudessem passar todas ao mesmo tempo por ela, não existiria ali “resistência”.
Na intenção de demonstrar este fenômeno, o físico alemão Georg Simon Ohm (1789-1854) conseguiu desenvolver, experimentalmente, uma lei que leva o seu nome, a qual veremos a seguir.
Primeira Lei de Ohm
Quando uma diferença de potencial U é aplicada nos terminais de um resistor, uma corrente elétrica é gerada. A partir disso, Ohm comprovou que a diferença de potencial é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica. Dessa forma, temos que:
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Esta equação é conhecida como Primeira Lei de Ohm. Aliás, a constante R é a resistência elétrica, que varia conforme o material.
No Sistema Internacional (S.I), a resistência elétrica tem como unidade o ohm(Ω) em homenagem ao físico.
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Segunda Lei de Ohm
Ohm também observou que a resistência elétrica depende do comprimento do material (l) e de sua área de secção transversal (A). Como conclusão, Ohm determinou a segunda lei que leva o seu nome, que é definida da seguinte forma:
Diferente da primeira lei, a constante de proporcionalidade ρ representa a resistividade do material.
A diferença entre resistência e resistividade é que enquanto a resistência elétrica refere-se à capacidade do material resistir à passagem de corrente elétrica. Por outro lado, a resistividade elétrica expressa a facilidade de um material em deixar passar a corrente elétrica.
Efeito Joule
O efeito Joule é o resultado da transformação de uma corrente elétrica em energia térmica, ou seja, em forma de calor. A potência representa a taxa dessa transformação e se dá da seguinte forma:
Essa aplicação pode aparecer em situações cotidianas, como quando pensamos no funcionamento de um chuveiro elétrico.
Entenda mais sobre resistência elétrica
Por fim, vamos nos aprofundar um pouco mais no assunto com os vídeo a seguir:
Primeira Lei de Ohm
Confira nesse vídeo um pouco mais sobre a primeira lei de Ohm e os conceitos relacionados, e veja também exemplos.
Segunda Lei de Ohm
Neste aqui, você vai entender um pouco melhor sobre a segunda lei de Ohm e a resistividade.
Exercícios comentados
Para fechar, esse último vídeo nos apresenta alguns exercícios resolvidos sobre o conteúdo estudado.
Em resumo, os experimentos de Ohm foram de suma importância para a física durante a história da humanidade. Isso se deve ao fato de que hoje em dia podemos utilizar chuveiros com água quente, ferro de passar roupa, entre outras aplicações no nosso dia a dia.
Referências
Kazuhito Yamamoto, Física para o ensino médio, vol. 1 : mecânica;
Wilson Carron, As faces da física : volume único.
Por Guilherme Santana da Silva
Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.
Santana, Guilherme. Resistência elétrica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/resistencia-eletrica. Acesso em: 25 de April de 2024.
1. [UCSal-BA]
Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. A ddp entre os terminais do resistor, em volts, é igual a:
a) 2,0
b) 5,0
c) 2,0 . 10
d) 2,0 . 103
e) 5,0 . 103
Sabemos que, pela primeira lei de Ohm temos
U = R . i
Assim, substituindo os valores da corrente e da resistência, obtemos
U = 100 . 20 . 10-3
U = 2000 . 10-3
Portanto, a diferença de potencial é
U = 2,0 V
RESPOSTA: a)
2. [UNIFESP]
Você constrói três resistências elétricas, RA, RB e RC, com fios de mesmo comprimento e com as seguintes características:
I. O fio de RA tem resistividade 1,0·10–6 Ω·m e diâmetro de 0,50 mm.
II. O fio de RB tem resistividade 1,2·10–6 Ω·m e diâmetro de 0,50 mm.
III. O fio de RC tem resistividade 1,5·10–6 Ω·m e diâmetro de 0,40 mm.
Pode-se afirmar que:
a) RA > RB > RC.
b) RB > RA > RC.
c) RB > RC > RA.
d) RC > RA > RB.
e) RC > RB > RA.
De acordo com a equação da segunda lei de Ohm, que determina a resistência dos materiais a partir de suas dimensões, vemos que a resistência é inversamente proporcional à área de secção transversal do fio e diretamente proporcional à resistividade e ao comprimento do fio. Sendo assim, sabendo que os comprimentos são os mesmos para os três fios, temos:
O fio que possuir maior diâmetro necessariamente possuirá maior área de secção transversal e, portanto, terá a menor resistência. Nesse aspecto, os fios RA e RB possuirão menor resistência e o fio RC, por ter menor diâmetro, será o de maior resistência.
Como a resistividade é diretamente proporcional à resistência, entre os fios RA e RB, aquele que possuir maior resistividade terá maior resistência. Nesse aspecto, o fio RB possui maior resistência que RA.
Sendo assim, temos que: RC > RB > RA
RESPOSTA: e)