HISTÓRICO

A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador Georg Simon Ohm, indica que a diferença de potencial (V) entre dois pontos de um condutor é proporcional à corrente elétrica (I).

Quando essa lei é verdadeira num determinado resistor, este denomina-se resistor ôhmico ou linear. A resistência de um dispositivo condutor é dada pela fómula:

R = V IOnde !R = Resistência Elétrica do circuito, medida em Ohms! V = Diferença de Potencial Elétrico ou Tensão, medida em Volts e! I = Fluxo de Elétrons ou Corrente, medida em Ampéres

L E I D E O H M

E s c o l a T é c n i c a A t e n e w = A l a m e d a R u i B a r b o s a , 3 8 , J d . P r i m a v e r a , D . C a x i a s / R J . Te l : ( 2 1 ) 3 6 5 4 - 4 0 11

PRATICA DA LEI DE OHMEstas são as 3 formas da lei de ohm entre tensão, corrente e resistência.

Muitos circuitos podem ser analisados simplesmente com isto (a lei de

ohm). Devido à grande variedade de valores usados, usamos prefixos

métricos para descrever largos ou pequenos valores de quantidades.

ESQUEMA 1 ESQUEMA 2 ESQUEMA 3

No esquema 1, vemos uma fonte de 12 volts, fios de ligação (conexão) a uma resistência de 1.000 Ω, na figura identificada por 1 KΩ, e fios de re-torno da resistência à fonte. O símbolo “Ω” deve-se ler Omega. O circui-to não nos mostra o valor da corrente.Calculemos então a corrente usando a lei de ohm.

I=V÷R I=12÷1000 I= 0,012 A ou 12 mA

LEI DE WATT

Usando a lei de ohm, podemos ver que a corrente varia em proporção direta com a tensão e inversamente com a resistência.Uma vez que a resistência controla a corrente, esta (a resistência) usa energia da fonte. Você não vê trabalho sendo executado, no entanto ele existe. A energia é dissipada sobe a forma de calor. As resistências aquecem, umas mais que outras. A energia ou potência em eletricidade é medida em Watts, nome em honra do engenheiro Escocês James Watt.

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1

2

2

2

Em adição ao valor em ohms, resistências são classificadas de acordo com a sua habilidade de dissipar energia. O tamanho físico da resistência determina a habilidade desta dissipar a energia sobre a forma de calor. A quantidade de energia usada pela resistência é calculada pela formula:

P = V . I

P = V ÷ R

P = I x R

Calculemos agora a potência da resistência do esquema 1.

P = V ÷ R

P = 122 ÷ 1000

P = 0,144 W 144 mW

Se as resistências não fazem nada a não ser produzir calor, porque as usamos?- As resistências são usadas para dividir a tensão e entregar voltagens diferentes a diferentes componentes.- As resistências são usadas para limitar a quantidade de corrente a ser entregue a outros componentes.- As resistências são usadas para descarregar a tensão armazenada em alguns componentes

depois que a corrente é cortada.- As resistências são usadas para produzir calor.

Considere uma corrente (esquema 2) movendo-se do terminal negativo para o positivo através de uma resistência e depois através da outra. A corrente tem que fluir através de 2 Ω para atingir o pólo positivo da ba-teria. Quando os componentes estão conectados desta forma, em série, o circuito é chamado de circuito em série. A resistência total é o somató-rio de todas as resistências. Pode observar isto através da lei de ohm. Neste circuito a corrente que passa numa resistência é a mesma que passa pela outra. Usando a lei de ohm verificamos que o somatório da tensão de cada resistência iguala a tensão da bateria.Qual a quantidade de corrente que atravessa as resistências?

I = V÷R I = 12 ÷ 2000 I = 0,006 A ou 6 mA

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Use o esquema 3 e calcule a corrente:I=V÷RT I=35÷4000 I = 0,00875 A ou 8,75mA

Qual é a tensão em cada resistência?

Outra vez usamos a lei de ohm convertendo a unidade de medida.V = R x I R1 = 2200Ω I = 0,00875A 2200 x 0,00875 = 19,25Vv = R x I R2 = 1800Ω I = 0,00875A 1800 x 0,00875 = 15,75V

Os componentes do circuito abaixo estão em série. A mesma corrente que passa por uma resistência passa pela outra. O somatório da tensão em cada resistência dá-nos a tensão total da bateria.

A corrente no circuito da figura acima que é o mesmo do esquema 2 é 6 mA como havíamos calculado em cima. A lei de ohm mostra-nos que há 6 mA através da resistência de 1 KΩ e que a mesma requer 6 volts pon-tos A e B. Os mesmos valores são encontrados entre os pontos B e C. A tensão é dividida entre as duas resistências. Há portanto uma queda de 6 volts através de cada resistência.

ESQUEMA 4

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Use a lei de Ohm para encontrar a queda de tensão através de cada re-sistência.- A tensão em R1 é 3 volts- A tensão em R2 é 9 volts- R1 é ¼ do total da resistência e também ¼ da queda tensão através dela.- R2 são ¾ do total da resistência e também ¾ da queda tensão atra-vés dela.A queda de tensão está em proporção direta ao valor da resistência. Isto nos dá uma forma simples de calcular a voltagem através de qualquer resistência em um circuito em série. Expressando o relacionamento ob-temos o seguinte:

VRX=UA x RX÷RT

Onde:- VRX é a tensão através de RX

- UA é a tensão aplicada- RT é o valor total das resistências no circuitoVocê pode substituir qualquer resistência no circuito em série por RX.

Calcule a queda de tensão através de cada resistência:

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- A queda individual de tensão está em proporção direta com a medida das resistências.- A soma individual das quedas de tensão das resistências iguala a vol-

tagem da fonte.

Porquê estudar a queda de tensão em um circuito?

Para além de ajudar a entender como o circuito trabalha, é necessário para pesquisar por avarias em um circuito. Não faz sentido medir a ten-são se você não entende o porque. A maior parte de problemas em de-tectar avarias é comparar a tensão medida com a tensão esperada. Quando elas não são as mesmas, você faz probabilidades de qual será a causa disso. As decisão que você fizer leva-o ao problema do componen-te e á sua reposição.

Qual é a corrente que flui num circuito?

A lei de Watt funciona igual quer seja calculada cada resistência indivi-dualmente, quer seja calculada como um todo.As potências das resistências são fixadas desde 1/8 W até 25 W. Uma prática comum é usar uma resistência que tenha o dobro da potência calculada. Assim se o calculo deu 1/8 W então usaremos uma com ½ W. A dissipação de energia por parte das resistências pode ser considerável. Excessivo calor tende a encurtar a vida das resistências e de outros componentes no circuito. Usando uma resistência com o dobro da potên-cia ajuda o tempo de vida da mesma e arrefece mais.Resistências fixas existem com vários valores desde frações de ohms até alguns megaohms. As tolerâncias variam entre ±1% a ±10%. Alguns valores são fabricados em grandes quantidades. Essas resistências são chamados de resistências de valores preferenciais. Resistências com 10% de tolerância são aviáveis em: 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 e múltiplos decimais de cada uma delas. As resistências de 3,3 ohms e 68.000 ohms são 10% valores preferidos. Uma resistência de 47 ohms com ±10 % de tolerância pode ter valores entre 42,3 ohms E s c o l a T é c n i c a A t e n e w! L e i d e O h m

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e 51,7 ohms. Estas resistências têm valores muito acima e muito abaixo do pretendido e às vezes esses valores são indesejáveis. Hoje existem resistências com ±1 % de tolerância, preferencialmente para circuitos de precisão. Os valores das resistências são escritos em seus corpos. Outras resistências pequenas têm umas barras de cor que identifica os seus va-lores em ohms.A resistência da figura abaixo tem 270 KΩ. Pode ver isso pela tabela em baixo.

Olhando a resistência ela tem:- o primeiro anel vermelho que corresponde a 2- o segundo anel violeta que corresponde a 7- o terceiro anel amarelo que multiplica por 10,000- o quarto anel vermelho equivale a 2% de tolerânciaNo total temos 270,000 ohms ou seja 270 KΩ com 2% de tolerância.Para medir a tensão através de uma resistência, colocamos o voltímetro em paralelo com a resistência e medimos os seus valores. Se quisermos medir a corrente que passa no circuito não podemos fazer isso, temos

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que interromper o circuito e colocar o amperímetro em série com o cir-cuito, neste caso o amperímetro faz parte do circuito.

O ohmimetro possui internamente a sua fonte de alimentação por isso para medir os valores das resistências basta ligar os cabos do ohmimetro que este já induz corrente à resistência a ser medida. Para isso temos que desconectar a bateria como mostra a figura abaixo. Se deixarmos a bateria conectada poderemos estar a medir a resistência interna da ba-teria e não da resistência.

Como falamos em cima, existem 3 tipos de resistências; fixas, semi-va-riáveis e variáveis.

Na próxima figura podemos ver os outros tipos de resistências e suas simbologias.

A resistência da esquerda é formada por um fio resistivo enrolado a toda a volta. A da direita é semi-variável e pode ter 2 ou 3 terminais de liga-E s c o l a T é c n i c a A t e n e w! L e i d e O h m

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ção. Se tiver 2 terminais é chamada de reostato e é conectado em série, se tiver 3 terminais é chamado de potenciômetro e serve para controlar a tensão como no volume de som.

a. símbolo do reostatob. potenciômetro conectado como reostatoc. símbolo do potenciômetro

A figura abaixo mostra os valores de tensão em um potenciômetro.

Em a temos o potenciômetro quase aberto logo a queda de tensão é baixa. Em b temos o potenciômetro quase fechado logo a tensão é mais alta.

Na figura abaixo vemos um potenciômetro conectado como reostato. Co-locado em série o reostato pode controlar a corrente no circuito. Se su-birmos o braço do reostato, a corrente diminui, se baixarmos o braço do reostato a corrente aumenta.

Vimos como a corrente pode ser controlada com resistências. Outra for-ma de controlar resistências é com o uso de botões, interruptores ou bo-boeiras. Quando o botão está aberto não flui corrente mas quando se fe-cha o botão a corrente flui livremente.E s c o l a T é c n i c a A t e n e w! L e i d e O h m

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Botões, interruptores e botoeiras são descritos pelo número de seus pó-los e pelo número de caminhos que ele controla. Os pólos indicam o nú-mero de fios que vão para o botão, os caminhos descrevem o número de caminhos a que pode ser conduzida.

- SPST single pole single throw switch - conecta um condutor a um local

- SPDT single pole double throw switch - conecta um condutor a qualquer um de 2 locais

- DPST double pole single throw switch - conecta 2 condutores a um só local

- DPDT double pole double throw switch - conecta um condutor a um local

Um botão SPDT providencia uma escolha de caminhos. O caminho do meio possui menos resistividade que o superior.

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Na figura anterior vemos um botão rotativo com 6 caminhos possíveis, este botão é do tipo SPST – single pole six (6) throw switchCalcule as correntes nas posições A, B, C, D, E e F?A = 1,23 mA B = 1,84 mA C = 2,43 mA D = 3,03 mA E = 3,03 mA F = 0 A Vimos que a corrente é representada por uma única unidade de trans-porte movendo-se através de um caminho. Agora vamos colocar a cor-rente em perspectiva. A unidade de carga é chamada de Coulomb. Cou-lomb é unidade de carga elétrica do Sistema Internacional de Unidades. Um coulomb é medido como a quantidade de carga que flui num condu-tor quando um ampere de corrente está presente por um segundo. O símbolo para Coulomb é Q para representar a sua quantidade. Um cou-lomb com carga negativo é uma quantidade de 6,25 x 10^18 elétrons. É erro pensar-se que corrente é o movimento de alguns elétrons ao longo de um caminho. Em termos de fluxo eletrônico, mesmo a corrente de um m i c roampere , um m i l i onés imo do ampere , cons i s t e em 6.250.000.000.000 elétrons movendo-se em um único sitio durante 1 segundo.

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