Resistência elétrica e as leis de Ohm – Física Enem

Em todo aparelho elétrico, encontramos algo em comum entre eles, que é o fato de funcionarem com eletricidade. É necessário passar uma corrente elétrica pelo aparelho para que ocorra seu funcionamento. Esta corrente elétrica percorre algo que chamamos de circuito elétrico. Um circuito é definido como o conjunto de componentes elétricos, ligados entre si através de fios, e alimentados por um gerador (aparelho que irá fornecer a corrente elétrica, podendo ser uma pilha, uma tomada, etc.). Um dos componentes fundamentais no circuito é o resistor. A imagem abaixo mostra resistores utilizados em circuitos elétricos.

Como o próprio nome já diz, o resistor é um componente que resiste (dificulta) a passagem de corrente elétrica. Esta capacidade de resistir à passagem de corrente é chamada de resistência elétrica e pode ser calculada através da razão da diferença de potencial U aplicada no resistor pela corrente i que passa pelo resistor.

No SI, a tensão U é medida em volts, e a corrente i é medida em amperes, e com isso a resistência é medida em volts por amperes, que recebe uma denominação especial de ohm (Ω), em homenagem ao físico que estudou os resistores, Georg Simon Ohm.

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A notação utilizada nos circuitos elétricos para representar resistor é a da figura abaixo:

Primeira lei de Ohm

O físico alemão, Georg Simon Ohm (1787 – 1854), fez experiências com condutores metálicos e verificou que a razão da diferença de potencial aplicada nos terminais do condutor pela corrente, que era estabelecida, era sempre constante; ou seja, variando-se a tensão, a corrente variava na mesma proporção. Ele, desta forma, estabeleceu que todos os condutores que obedeciam essa proporção eram chamados de resistores ôhmicos.

Se fizermos um gráfico da tensão em função da corrente para um resistor ôhmico, temos o gráfico de uma reta, como podemos ver no gráfico abaixo.

Já os resistores não ôhmicos apresentam um gráfico onde a tensão não varia linearmente com a corrente, como mostrado no seguinte gráfico:

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Segunda lei de Ohm

Esta lei define a resistência elétrica de um fio como sendo proporcional à razão entre o comprimento L do fio pela área de sua secção reta A.

Esta proporção está relacionada com a resistividade elétrica do material ρ, um valor que depende de cada material. Desta forma, temos a segunda lei de ohm como sendo a seguinte equação:

Lembramos que o comprimento L deve ser medido em metros (m), e a secção reta A em metros quadrados (m²).

A resistividade elétrica está relacionada com outra propriedade do material, que é a sua condutividade elétrica. Esta é exatamente o contrário da resistividade. A condutividade define o quanto um material é capaz de conduzir corrente elétrica, é pode ser calculada como o inverso da resistividade elétrica:

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Desafios

Questão 1

(UFMG) Este gráfico mostra como varia a tensão elétrica em um resistor mantido a uma temperatura constante em função da corrente elétrica que passa por esse resistor.

Com base nas informações contidas no gráfico, é correto afirmar que:

a) a corrente elétrica no resistor é diretamente proporcional à tensão elétrica.

b) a resistência elétrica do resistor aumenta quando a corrente elétrica aumenta.

c) a resistência do resistor tem o mesmo valor qualquer que seja a tensão elétrica.

d) dobrando-se a corrente elétrica através do resistor, a potência elétrica consumida quadruplica.

e) o resistor é feito de um material que obedece à Lei de Ohm.

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Questão 2

(UFJF-MG) Medidas da corrente elétrica em função da diferença de potencial aplicada foram realizadas em dois resistores de metais diferentes, encontrando-se os resultados relacionados abaixo. Durante as medidas, a temperatura dos resistores foi mantida constante.

Nestas condições são feitas as afirmativas:

I. Somente o resistor 1 obedece à lei de Ohm.

II. Somente o resistor 2 obedece à lei de Ohm.

III. Um dos resistores tem resistência elétrica com valor de 4,36 Ω

é (São) verdadeira(s):

a) I

b) II

c) III

d) I e III

e) II e III

Questão 3

(ACAFE-SC) Suponha que você mude de São Paulo, onde a tensão da rede é 110V, para Florianópolis, onde a tensão na rede é 220V, e traga consigo um aquecedor elétrico. Você pode manter a mesma potência do aquecedor substituindo a resistência original de 8,0Ω por uma outra, cujo valor, em Ω, seja:

a) 16

b) 12

c) 4

d) 2

e) 64

Questão 4

(UEL-PR) Para variar a potência dissipada por aparelhos tais como chuveiros, aquecedores elétricos, lâmpadas incandescentes, são projetados resistores com diferentes resistências elétricas. Em um projeto, um fio condutor de comprimento l e de diâmetro da seção transversal D teve reduzidos à metade tanto o seu diâmetro quanto o seu comprimento (conforme está representado na figura).

O que acontecerá com a resistência R’ do novo fio, quando comparada à resistência R do fio original?

a)

b)

c)

d)

e)

Questão 5

(Mackenzie-SP) Um fio A tem resistência elétrica igual a duas vezes a resistência elétrica de um outro fio B. Sabe-se que o fio A tem o dobro do comprimento do fio B e sua seção transversal tem raio igual à metade do raio da seção transversal do fio B. A relação entre a resistividade do material do fio A e a resistividade do material do fio B é:

a) 0,25.

b) 0,50.

c) 0,75.

d) 1,25.

e) 1,50.