Resistência Elétrica: Conceitos, Definição e Fatores - Guia Completo

Aula 06 Resistência elétrica Motivação Conhecer o conceitos de resistência elétrica contribui para ganhos de eficiência energética e eliminação de desperdícios Resistência elétrica Definição O fluxo de cargas atraves de qualquer material encontra a oposição esta oposição é resultante das colisões entre os elétrons e entre elétrons e átomos do material estas colisões converte energia elétrica em energia térmica é demoninada resistência elétrica Entao definise resistência elétrica a capacidade de um dispositivo se opor a passagem da corrente elétrica Resistência elétrica A resistência elétrica de qualquer material de seção reta uniforme é determinada pelos seguintes fatores material comprimento área da seção reta temperatura Resistência elétrica Material O material escolhido para fabricar um condutor elétrico devido a sua estrutura molecular reage diferentemente as tensões elétricas para estabelecer o fluxo de corrente elétrica Comprimento Quanto maior for o comprimento que a carga tem que percorrer maior será o valor da resistência elétrica Área Quanto maior for área da seção reta que a carga tem que passar menor será o valor da resistência elétrica Temperatura A medida que aumenta a temperatura da maioria dos condutores elétricos aumenta o movimento das suas partículas de sua estrutura molecular fazendo com que aumente a dificuldade de deslocamento dos eletrons livres o que provoca o aumento da resistência elétrica Resistência elétrica Para o calculo de resistência elétrica utilizase a equação abaixo ρ resistividade do material l comprimento m S área da seção reta do condutor m² ou mm² No SI a resistividade é dada por Ωm porém uma unidade mais pratica é o Ωmm²m A Tabela abaixo mostra a resistividade de alguns materiais Resistência elétrica A temperatura também exerce influência sobre o valor da resistência Nos condutores metálicos a resistência é diretamente proporcional a temperatura O coeficiente de temperatura α é a grandeza que relaciona a resistência e a temperatura se Rref e a resistência de um corpo a temperatura de referência Tref usualmente 20C para outra temperatura T a resistência desse corpo sera R Rref 1α T Tref No SI a unidade do coeficiente de temperatura e 1C C¹ Efeito da temperatura no valor da resistividade A resistividade dos metais puros aumentam com o aumento da temperatura Por isso a resistência elétrica de resistor constituído de metais puros também a aumenta com a temperatura Com o aquecimento ocorre um aumento do estado de vibração das partículas que constituem o conduto elétrico e isso dificulta passagem da corrente elétricaPor outro ladoo aquecimento provoca um aumento do número de elétrons livres responsáveis pela a corrente elétrica Para os metais puros o primeiro efeito aumento do estado de vibração das partículas no condutor predomina sobre o segundo aumento do número de elétrons livres Efeito da temperatura no valor da resistividade Equação para o cálculo da resistividade na temperatura T2 conhcendose a resistividade na temperatura T1 As temperatura final T2 e a temperatura inicial T1 devem estar na unidade graus ºC A resistividade do material em Ω Mm²m α é o coeficiente de temperatura em ºC¹ ρ T2 ρ T1 1 α T2 T1 Tipos de resistores Os resistores podem ser divididos em dois grupos Fixos Variáveis Aplicação condutores elétricos Os principais materiais de elevada condutividade elétrica são os metais nobres acrescidos de alguns de outros grupos e de suas ligas Os metais de alta condutividade se empregam como condutores enrolamentos de máquinas elétricas e transformadores etc Aplicação condutores elétricos Em determinadas aplicações também há interesse em materiais normalmente ligas de alta resistência para fins de fabricação de resistências aparelhos de calefação filamentos para lâmpadas incandescentes Aplicação de resistores como termistores Existem basicamente dois tipos de termistores NTC negative temperature coefficient termistores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo ou seja a resistência diminui com o aumento da temperatura PTC positive temperature coefficient termistores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é positivo ou seja a resistência aumenta com o aumento da temperatura Aplicação de resistores como celula fotocondutora LDR do inglês Light Dependent Resistor em português Resistor Dependente de Luz ou célula fotocondutora é um componente eletrônico passivo do tipo resistor variável mais especificamente é um resistor cuja resistência varia conforme a intensidade da luz iluminamento que incide sobre ele Tipicamente à medida que a intensidade da luz aumenta a sua resistência diminui Exercício 1 Dispõese de um fio de cobre e outro de níquelcromo liga de níquel e cromo ambos de seção normal de 10 mm² de área Qual deve ser o comprimento de cada fio para obterse uma resistência elétrica de 10 Ω Dados resistividade do cobre17 10⁸ Ω m resistividade do níquelcromo 15 10⁶Ω m Exercício 1 Aplicando a expressão ao cobre e ao níquelcromo R 10 Ω S 10 mm² 10 ⁶ m² obtemos o valor do comprimento do fio de cobre L cobre obtemos o valor do comprimento do fio de níquelcromo L níquelcromo Exercício 2 Os fios elétricos são aproximadamente cilíndricos e comercializados de acordo com sua bitola que corresponde aproximadamente ao diâmetro da seção normal Qual a razão entre as resistências elétricas de dois rolos de fio de mesmo material mesmo comprimento e bitola diâmetro de 050 mm e 20 mm Exercício 2 Sejam R1 a resistência elétrica do rolo de fio de 050 mm de diâmetro de seção normal S1 R2 a resistência elétrica do rolo de fio de 20 mm de diâmetro de seção normal S2 as seções normais desses fios são circulares que a área de um círculo de diâmetro d ambos os rolos têm o mesmo comprimento L para o rolo de resistência R1 e diâmetro d1 para o rolo de resistência R2 e diâmetro d2 Exercício 2 Sendo d1 050 mm e d2 20 mm os diâmetros desses fios dividindo I por II membro a membro obtemos 4 16 025 R1 16 R2