Resistores n271c

RESISTORES Efeito Térmico ou Efeito Joule Nos aparelhos de aquecimento (chuveiro elétrico, ferros de ar roupa, secadores de cabelo, etc.) ocorre transformação da energia elétrica em térmica. Esse fenômeno recebe o nome de Efeito Térmico ou Efeito Joule. Sua causa é devido ao choque dos elétrons livres com os átomos do condutor. Os elétrons transferem aos átomos energia elétrica, esses transformam-na em energia térmica.

Resistores – Lei de Ohm O que é um resistor ? O elemento do circuito cuja função é fazer a conversão da energia elétrica em térmica é o resistor. Exemplos de resistores: a resistência do chuveiro (fio em espiral), o fio de tungstênio presente nas lâmpadas ( eles recebem energia elétrica e transforma-la em térmica à altíssima temperatura, causando emissão de luz)

Resistor do chuveiro na foto I, na foto II o modo como é colocado

I

II

Fio de tungstênio da lâmpada (seu resistor)

Lei de Ohm : Mantida à temperatura constante, o quociente da ddp pela intensidade da corrente é igual à uma constante. Esta recebeu a letra R e o nome de resistência elétrica e sua unidade é ohm representada por . 1 ) Um resistor tem resistência igual a 50 sob ddp U = 60 V. Calcule a intensidade da corrente que o atravessa. 

R: Pela Lei de Ohm U = R.i Logo i = 60 / 50 = 1,2 A

Curva características de condutores ôhmicos e nãoôhmicos

Como U = Ri , e R é uma constante (considerando o resistor ôhmico), logo U é sempre proporcional a i. Temos então a curva da figura I . No segundo caso (figura II) , a resistência não é constante, portanto o condutor não é ôhmico e sua resistência é chamada de resistência aparente, ela é calculada por meio da tangente do ângulo da curva. No caso tgB = U / i = Rap 2 . Aplica-se uma ddp nos terminais de um resistor e mede-se a intensidade de corrente que o atravessa. Repete-se a operação para ddps diferentes, obtendo a curva abaixo. Determine o valor da resistência elétrica deste resistor.

R: Repare na figura que ele é um resistor ôhmico ( R é sempre constante) . Então, usamos quaisquer valores. No caso, pegamos U = 8V . Para U = 8V , i = 0,4 A R = U / i = 8/0,4 = 20  3 . Variando-se a ddp a um condutor e medindo-se as intensidades , obtém –se os seguintes resultados .

Verifique o condutor é ôhmico . R: Para ser ôhmico R deve ser constante. Verificando para U=10 V e i = 0,25 A R1 = 10 / 0,25 = 40  Agora, verificamos para U =30 V e i = 0,5 A R2 = 30 / 0,5 = 60  Como R1 é diferente de R2 , o condutor não é ôhmico .

Lei de Joule (reparem que efeito Joule é diferente da Lei) Sabemos que um resistor converte energia elétrica em térmica. A energia elétrica que ele dissipa tem uma potência. Esta é representada por P = Ri² , onde R é a resistência e i a intensidade. Para qualquer energia E = P.t

No caso da energia elétrica como P = Ri², Eel = Ri².t , onde t é o tempo . Essa é a Lei de Joule, que pode ser assim enunciada : A energia elétrica dissipada em um resistor, num intervalo de tempo t, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente que o percorre. Obs: Na fórmula da potência usa-se R, porém ela não é mencionada na lei porque é constante. Atenção : Como i = U/R , substituindo na formula P = Ri² , encontramos P = U² / R . Logo, esta também representa a potência da energia elétrica dissipada. E pode ser assim enunciada :

Quando a ddp é constante, a potência elétrica é inversamente proporcional a sua resistência elétrica.

1. Um resistor de resistência elétrica R =

20 é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 3 A . Determine : a) a potência elétrica consumida pelo resistor b) a energia elétrica consumida no intervalo de tempo de 20 s . R: a) Sendo R = 20 e i = 3 A, usando a fórmula para potência elétrica P = ri² , encontramos P = 20 . 3² = 1,8.10² W

b) A energia elétrica consumida é calculada pela fórmula de energia : E = Pt

Se tratando de energia elétrica E el = Ri² . t = 1,8.10² . 20 = 3,6 .10³ J

2. Em 0,5 kg de água contida em um recipiente mergulha-se durante 7 min um

resistor de resistência elétrica 2 Dados: calor específico da água 1 cal/g°C e 1 cal = 4,2 J. Se o resistor é percorrido por uma corrente elétrica de 5 A . Calcule a elevação de temperatura da água, supondo que não haja mudança de estado .

R: A energia elétrica consumida pelo resistor é transformada em calor, o que causa elevação da temperatura da água. Logo, E el = Q A fórmula do calor é Q = mcT T : Temperatura c : Calor específico m: massa A fórmula da energia elétrica é Eel= Ri² . t

Em que Ri² é a potência elétrica e t é o tempo Portanto : Ri² . t = mcT * Atenção : É preciso ter cuidado com as unidades usadas na fórmula. Repare que c = 1 cal / g °C= 4,2 J / g °C Porém, como a unidade de Q é J (joule), usamos c = 4,2 J / g °C porque assim estaremos cancelando os J na equação ( queremos apenas a unidade °C ). unidade que sobrar no resultado final será a de T Usando 4,2 J / g°C , g indica gramas . Logo, a unidade de massa também deve ser cancelada, então, devemos transfomar 0,5 kg ( dado na questão) em gramas . 0,5 kg = 500g . Agora podemos aplicar os valores na fórmula.

Q = m.c.T

= 500 . 4,2 .T

e E el = Ri² . t = 2. 5² . t

t = 7 min = 420 s (segundos) Logo, E el = 2. 5² . 420 s *Novamente atenção : Como o s (segundos) será cancelado ? Lembre-se que Ri² representa a potência e a unidade de potência é Watts (W) , 1 W = 1 J / 1 s . Finalmente aplicamos a equação : 500.4,2 . T = 2.5². 420 T = 10 °C

3. Uma torneira elétrica fornece 2 L/min de

água à temperatura de 40°C, sendo que a temperatura da água de entrada é de 20°C. A resistência elétrica vale 28Calcule a intensidade de corrente que atravessa a resistência da torneira. (Dados : densidade da água d = 1 kg / L , calor específico da água c = 1 cal/ g °C e 1 cal = 4,2 J/g °C.)

R: Assim como o exercício anterior , a energia elétrica é transformada em calor pelo resistor . E el = Q Ri² . t = m.c.T t = 1 min = 60 s Achemos a massa da água para usá-la na fórmula do calor. Sabe-se que d (densidade) = m / v e V = 2L , logo m = 2kg = 2000 g

,

d=1

T = Tf – Ti = 40 – 20 = 20°C Usemos c = 4,2 J / g °C para cancelar g e °C Aplicando os valores na fórmula : 28.i² . 60 = 2000.4,2.20 i² = 100

i = 10 A

4.Em um chuveiro elétrico lê-se a inscrição 2200 W – 220 V a)Qual a resistência elétrica do chuveiro em funcionamento ? b)Quando ligado corretamente, qual a intensidade de corrente que o atravessa ? c)Estando o chuveiro ligado corretamente, o que se deve fazer na sua resistência elétrica para se aumentar a potência elétrica dissipada ? R: a)2200 W representa a potência e 220 V representa a ddp (U) . Usando a fórmula P = U² / R 2200 = 220² / R Resolvendo, encontramos R = 22   b) Pela Lei de Ohm U = R.i U = 220 V R = 22 

220 = 22 . i i = 10 A

c) Pela fórmula P = U² / R , como U = 220 V é constante, percebe-se que se quisermos aumentar a potência R (resistência elétrica) deverá ser diminuída.

5.Dobra-se a ddp aplicada a um resistor. O que acontece com a potência por ele dissipada. P antes = U ² / R Se dobramos a ddp temos P depois= (2U)² / R P depois = 4 U²/R P depois = 4 . P antes Logo, a potência dissipada quadruplica.

Resistividade

A resistência elétrica de um resistor depende do material que o constitui, de suas dimensões e de sua temperatura. Nesse caso, consideramos os resistores em forma de fio (para facilitar o estudo). Através de experiências verificamos que a resistência elétrica R de um resistor é : *diretamente proporcional ao comprimento do fio (l) * inversamente proporcional à área de secção transversal (A) * dependente do material que o constitui Através dessas características obtemos uma nova fórmula para cálculo da resistência: R = l / A letra grega rô) : indica a resistividade do material (varia conforme do que é feito o resistor)

1. Aplica-se a ddp de 100 V nas extremidades de um fio de 20 m de comprimento e secção circular de área 2mm². Sabendo-se que a

corrente elétrica que circula tem intensidade 10 A, calcule a resistividade do material que constitui o fio em.cm . R: De acordo com a lei de Ohm , R = U / i R = 100 / 10 = 10  Como R = = l / A 10 = .20 /2  = 1 mm² / m A questão pede a reposta em cm Logo, 1mm² = (1mm)² = (10^-3 .m)² = 10^-6 m² Cancelando os m ^m ) Como 1cm = 10^-2 m  = 1 .(10^-4 . 10^-2 m )  = 10^-4 cm

2. A resistência elétrica de um resistor de fio metálico é 60 . Cortando-se um pedaço de 3

m do fio, verifica-se que a resistêmcia do resistor a a ser 15 Calcule o comprimento total do fio. R: R antes =  . l /A 60 =  . l/A R depois = p . ( l -3 ) / A 15 = .l / A

Aplica-se o quociente das resistências Rantes / Rdepois Encontraremos : 60 / 15 = l / l – 3 Resolvendo, encontramos l = 4m

Como achar o valor da resistência em um resistor ?

O valor da resistência elétrica pode vir impresso no corpo de um resistor ou através de uma faixa colorida. Essas faixas seguem um código que irá determinar o valor da resistência:

Cor

Pre to

Marro m

Vermel ho

Lara nja

Amar elo

Ver de

Az ul

Viole ta

Cin za

Bran co

Algaris mo

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

As faixas devem ser lidas sempre da extremidade para o centro, segundo o critério : 

1ª faixa (mais próxima da extremidade): indica o primeiro algarismo da resistência



2ª faixa : indica o segundo algarismo da resistência



3ª faixa: indica o numero de zeros que devem ser acrescentados aos dois algarismos anteriores

 4ª faixa : Indica a imprecisão da resistência. Se essa faixa for prateada a imprecisão é de 10% , se for dourada a imprecisão é de 5 %. Caso ela não exista, a imprecisão é de

aproximadamente de 20% para mais ou para menos .

No caso da figura acima, temos: Azul indica 6 Amarelo 4 Vermelho : 00 Não existe a 4ª faixa, logo R = 6400 e a tolerância é de 20 % para mais (7680) ou para menos (5120 )

Acima uma foto real de um resistor. Sua resistência vale : 1ª faixa : Vermelho 2 2ª faixa : Preto 0 3ª faixa : Vermelho (2 zeros) Logo, sua resistência é R = 2000 porém como a 4ª faixa é dourada existe uma imprecisão de 10 % . Logo, o verdadeiro valor de R deve estar compreendido entre 2200 e 1800 .