Cap06: Resistores Os resistores são elementos de circuito cuja principal propriedade é a resistência elétrica.

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1 Cap06: Resistores Os resistores são elementos de circuito cuja principal propriedade é a resistência elétrica. 6.1 considerações iniciais 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm. 6.3 Lei de Joule. 6.4 Resistividade

2 Cap06: Resistores Muitos aparelhos elétricos são dotados de resistores, como secadores de cabelo, fogões elétricos, aquecedores, lâmpadas incandescentes.

3 Cap06: Resistores E a principal função do resistor é a de transformar energia elétrica em energia térmica. Os resistores podem ser utilizados também para desempenhar outras funções como limitar corrente elétrica.

4 6.1 Considerações Iniciais Objetivos: Conhecer o efeito Joule Caracterizar os resistores Identificar as funções dos resistores em um circuito Perceber a presença de um resistor em aparelhos elétricos

5 6.1 Considerações Iniciais Termos e conceitos: Dissipar Energia elétrica Resistencia elétrica

6 6.1 Considerações Iniciais Efeito térmico ou efeito Joule. Quando a corrente elétrica atravessa um condutor, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica, devido à colisão dos elétrons livres com os átomos do condutor. Em virtude dessas colisões os átomos do condutor passam a vibrar mais intensamente e por consequência ocorre elevação de temperatura.

7 6.1 Considerações Iniciais Efeito térmico ou efeito Joule.

8 6.1 Considerações Iniciais Resistores É um elemento do circuito elétrico cujas funções são dissipar energia elétrica na forma de calor, limitar a intensidade de corrente e a ddp em circuitos. São exemplos os filamentos de tungstênio das lâmpadas incandescentes e a liga de níquel e cromo utilizadas nas resistências de chuveiros elétricos.

9 6.1 Considerações Iniciais Resistores

10 6.1 Considerações Iniciais Resistores Os resistores tem como principal propriedade elétrica uma grandeza física denominada resistência elétrica. Obs: muitas vezes em nosso cotidiano, resistores são chamados impropriamente de resistências. Por exemplo: é preciso trocar a resistência do chuveiro.

11 6.1 Considerações Iniciais Resistores Tipos de resistores Resistor de fio: Nada mais é que um pedaço de liga metálica em fio. Resistor de carvão: devido à alta resistência da grafite esses resistores possuem pequenas dimensões.

12 6.1 Considerações Iniciais Resistores

13 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Objetivos: Conhecer a Lei de Ohm Conceituar resistor ôhmico Saber o significado físico de resistência elétrica Conhecer a unidade de resistência elétrica no SI. Analisar a curva característica de um resistor ôhmico

14 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Termos e conceitos Condutores não lineares Resistência aparente

15 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Considere um resistor mantido a uma temperatura constante, percorrido por corrente elétrica de intensidade i, que tem entre seus terminais uma ddp U.

16 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Ohm verificou, experimentalmente, que, mantida a temperatura constante, o quociente da ddp aplicada pela respectiva intensidade de corrente elétrica resultava em uma constante característica do resistor. U i = U 1 i 1 = U 2 i 2 = = constante = R

17 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm A grandeza R assim introduzida foi denominada resistência elétrica do resistor. Obs: a resistência elétrica não depende de U nem de i mas do condutor e da temperatura. De modo geral temos: U i = R, U = R. i Obs: um resistor que obedece a lei de Ohm é denominado resistor Ôhmico.

18 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Unidade de resistência elétrica. Dado U = R e sabendo que U é medido em Volts i (V) e i é medido em Ampère (A) temos a unidade de medida de resistência. V A = Ω (ohm)

19 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm

20 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm

21 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos. A lei de Ohm é considerada a equação de um resistor ôhmico de resistência elétrica R U = R. i Temos uma função linear entre a ddp e a corrente. Então podemos dizer que um resistor ôhmico é um condutor linear

22 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos. O gráfico é uma reta que passa pela origem tan θ = U 1 i 1 = U 2 i 2 = R

23 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos. Para resistores que não obedecem a lei de Ohm a curva característica passa pela origem mas não é uma reta.

24 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos. Para esses resistores define-se a resistência aparente em cada ponto da curva pelo quociente: R ap = U n i n

25 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos.

26 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos.

27 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos.

28 6.2 Resistencia elétrica. Lei de Ohm Curvas características de resistores ôhmicos e não ôhmicos.

29 6.3 Lei de Joule Objetivos: Compreender a lei de Joule Conhecer as diversas formas de calcular a potência elétrica dissipada por um resistor.

30 6.3 Lei de Joule Um resistor transforma a energia elétrica de um circuito em energia térmica (efeito Joule). Sabe-se que a potência elétrica é dada por: P ot = U. i Pela lei de Ôhm U = R. i temos, P ot = R. i 2 A energia elétrica E el = P ot. t

31 6.3 Lei de Joule A energia elétrica E el = P ot. t reescrita E el = R. i 2. t A energia elétrica dissipada num resistor, num dado intervalo de tempo t é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade de corrente que o percorre.

32 6.3 Lei de Joule Ou ainda se i = U R a potência fica reescrita como, P ot = U2 Quando a ddp é constante, a potência elétrica dissipada num resistor é inversamente proporcional à sua resistência elétrica. R

33 6.3 Lei de Joule

34 6.3 Lei de Joule

35 6.3 Lei de Joule

36 6.3 Lei de Joule

37 6.3 Lei de Joule

38 6.3 Lei de Joule

39 6.3 Lei de Joule

40 6.3 Lei de Joule

41 6.3 Lei de Joule

42 6.3 Lei de Joule

43 6.3 Lei de Joule

44 6.3 Lei de Joule

45 6.3 Lei de Joule

46 6.3 Lei de Joule

47 6.4 - Resistividade Objetivos: Analisar os parâmetros que influenciam na resistência elétrica de um condutor. Explicar o que é a resistividade de um material. Analisar a variação da resistividade de um material com a temperatura. Analisar a variação da resistência elétrica de um resistor com a temperatura. Conhecer as unidades de medida de resistividade.

48 6.4 - Resistividade Termos e Conceitos Coeficiente de temperatura.

49 6.4 - Resistividade Verifica-se que a resistência elétrica de um resistor depende do material que o constitui, de suas dimensões e de sua temperatura. Para simplificar o estudo, na maioria das vezes, consideraremos os resistores com a forma de um fio cilíndrico.

50 6.4 - Resistividade Verificando experimentalmente concluímos que a resistência elétrica R de um resistor em dada temperatura é: Diretamente proporcional ao seu comprimento (L) Inversamente proporcional à sua área de seção transversal (A) Depende do material que o constitui (ρ)

51 6.4 - Resistividade Ou seja: R = ρ. L A Onde ρ é a resistividade do material, L é o comprimento do resistor e A é a área da seção transversal.

52 6.4 - Resistividade

53 6.4 - Resistividade Unidade de resistividade no SI. Isolando ρ temos: ρ = RA L Em unidades do SI Ω. m 2 = Ω. m m

54 6.4 - Resistividade Variação da Resistividade A resistividade de um material varia linearmente com a temperatura para uma faixa de 400 ºC e é dada por: ρ = ρ o. 1 + α θ θ o Onde ρ é a resistividade, α é o coeficiente de temperatura e θ θ o é a variação de temperatura.

55 6.4 - Resistividade Variação da Resistividade

56 6.4 - Resistividade Variação da Resistividade

57 6.4 - Resistividade Aplicações: calcule a resistência de cada condutor abaixo.

58 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

59 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

60 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

61 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

62 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

63 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

64 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

65 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

66 6.4 Resistividade (exercícios propostos)

67 6.4 Resistividade (exercícios propostos)