Resistência As cargas ao se deslocarem em um

Resistência
As cargas ao se deslocarem em um meio, devido à presença de uma tensão (campo elétrico), sofrem
choques com outras cargas e com átomos do meio. Esse choque, por não ser perfeitamente elástico,
converte parte da energia cinética das cargas em energia térmica. Esse fenômeno é chamado de
efeito Joule.
Essas colisões, portanto, oferecem uma oposição ao deslocamento das cargas. Na física, essa
oposição é chamada de resistência elétrica.
Assim como as fontes de tensão, a resistência possui um símbolo:
Por ser uma grandeza física, pode ser quantificada, sendo determinada pela composição do meio,
seu comprimento, área da seção transversal e temperatura. A unidade de medida da resistência
elétrica é Ohm [Ω].
A determinação da relação da resistência com os quatro fatores que a determinam foi definida
empiricamente por Georg Simon Ohm:
R=ρ
l
A
onde l é o comprimento do meio, A a área de sua seção transversal e ρ é a resistividade do material,
medida em Ω m, e que depende da estrutura atômica/molecular do material e sua temperatura.
A tabela abaixo mostra o valor de resistividade para os metais mais populares:
Temperatura
A temperatura tem um efeito significativo sobre a resistividade, e consequentemente, sobre a
resistência elétrica dos materiais.
Condutores
Nos condutores o principal efeito do aumento da temperatura é aumentar a frequência e amplitude
das vibrações dos átomos do material, aumentando assim a resistência. O impacto no número total
de elétrons livres, no entanto, é pequeno.
Existe uma relação matemática empírica entre a temperatura e a resistência de condutores,
definindo a grandeza coeficiente de temperatura da resistência. Ela é definida como:
1
α20 =
|T|+20 o C
onde T é a temperatura absoluta do material em graus Celsius (obtidas em laboratório e fornecidas
em tabelas) e α20 é o coeficiente de temperatura a 20ºC.
A partir dessa relação, conhecendo o valor de uma resistência a uma certa temperatura, e a
temperatura absoluta do material, é possível determinar o valor da resistência para qualquer
temperatura a partir da relação:
o
R=R 20[1+α 20(t−20 C)]
Combinando as equações acima com a expressão da resistência a partir de sua resistividade, temos:
R=ρ
l
[1+ α20 Δ T ]
A
Alguns valores típicos de coeficiente de temperatura a 20 ºC:
Semicondutores
Nesses materiais o aumento da temperatura produz um aumento no número de portadores livres,
causando, portanto, em uma diminuição na resistência. O termistor e as células foto-condutoras são
exemplos desse tipo de fenômeno, e são frequentemente usados como sensores de temperatura ou
luminosidade.
Isolantes
Nos isolantes o efeito é semelhante aos semicondutores, mostrando uma diminuição na resistência
elétrica com o aumento da temperatura. Esse aumento, entretanto, não chega a causar, em geral,
uma transformação de um meio isolante em condutor.
Supercondutor
São condutores de eletricidade que, para efeitos práticos, possuem resistência zero (ou muito
próxima de zero).
A vibração dos átomos, devido a uma relativamente alta temperatura (por exemplo a ambiente),
causam a trajetória dos elétrons difusa. Com a diminuição da temperatura, alcançando a chamada
temperatura crítica, os elétrons se emparelham e percorrem o condutor em uma velocidade muito
maior. Esse fenômeno é chamado de Efeito Cooper.
A teoria sobre o assunto foi desenvolvida em 1911, mas somente em 1986 que a supercondutividade
foi alcançada, a uma temperatura de 23K (-250ºC).
Recentemente foi usado compostos cerâmicos para alcançar a supercondutividade a uma
temperatura de 77K, mas as aplicações práticas ainda são limitadas.
Resistores Fixos
O mais comum dos resistores fixos de baixa potência é o resistor de carbono moldado. As
dimensões dos resistores varia de acordo com a potência elétrica que eles suportam.
Esses resistores não variam seus valores para uma mesma temperatura, o que os torna essenciais em
aplicações de eletrônica.
Resistores Variáveis
Como o nome sugere, esses resistores tem seu valor de resistência variável, podendo esse valor
variar por uma variação na conexão entre seus terminais ou pela variação de temperatura e
luminosidade. O modelo mais comum é o de três terminais, onde a variação ocorre na conexão dos
terminais.
Quando um dispositivo funciona como resistor variável, ele é chamado de reostato. Quando ele é
usado para controlar a potência dissipada, ele é chamado potenciômetro.
Apesar da diferença de nomenclatura, os resistores variáveis de três terminais são comumente
chamados de potenciômetros.
Esse tipo de resistor pode ter dois tipos básicos de simbologia, dependendo do nível de detalhe que
se deseja com os três terminais que ele possui.
Termistor
Um dos tipos de resistor variável é o termistor, que como seu nome sugere, tem sua resistência
dependente da temperatura. Seu símbolo em circuitos elétricos geralmente é:
A relação entre a temperatura e a resistividade é, geralmente, inversamente proporcional, como
mostra a figura abaixo:
É importante lembrar que qualquer fonte de calor, interna ou externa, pode afetar sua resistividade.
A passagem de corrente elétrica, devido ao efeito Joule, aumenta a temperatura do material. Assim
como a variação da temperatura externa.
Célula Fotocondutora
São dispositivos semicondutores de dois terminais cuja resistência é determinada pela intensidade
luminosa incidente em sua superfície.
Com o aumento da incidência de iluminação, aumenta o número de portadores livres no material,
diminuindo assim sua resistência.
Varistor
São resistores não-lineares cuja resistência depende da tensão aplicada. A curva V-I típica de um
varistor é:
São usados para suprimir transientes de alta tensão, ou seja, fazem com que limitem a tensão que
pode aparecer entre os terminais de um dispositivo ou sistema elétrico.