Apresentação do PowerPoint

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
Cap06: Resistores
Muitos aparelhos elétricos são dotados de
resistores, como secadores de cabelo, fogões
elétricos, aquecedores, lâmpadas incandescentes.
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.
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
6.1 – Considerações Iniciais
Termos e conceitos:
• Dissipar
• Energia elétrica
• Resistencia elétrica
6.1 – Considerações Iniciais
6.1.1 – 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.
6.1 – Considerações Iniciais
6.1.1 – Efeito térmico ou efeito Joule.
6.1 – Considerações Iniciais
6.1.2 – 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.
6.1 – Considerações Iniciais
6.1.2 – Resistores
6.1 – Considerações Iniciais
6.1.2 – 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.”
6.1 – Considerações Iniciais
6.1.2 – 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.
6.1 – Considerações Iniciais
6.1.2 – Resistores
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
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
Termos e conceitos
• Condutores não lineares
• Resistência aparente
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.
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 𝑈1 𝑈2
=
=
= ⋯ = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝑅
𝑖
𝑖1
𝑖2
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.
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
Unidade de resistência elétrica.
𝑈
𝑖
Dado = 𝑅 e sabendo que U é medido em Volts
(V) e i é medido em Ampère (A) temos a unidade de
medida de resistência.
𝑉
𝐴
= Ω (ohm)
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
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
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
Curvas características de resistores ôhmicos e não
ôhmicos.
O gráfico é uma reta
que passa pela origem
𝑈1 𝑈2
tan 𝜃 =
=
=𝑅
𝑖1
𝑖2
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.
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:
𝑅𝑎𝑝
𝑈𝑛
=
𝑖𝑛
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
Curvas características de resistores ôhmicos e não
ôhmicos.
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
Curvas características de resistores ôhmicos e não
ôhmicos.
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
Curvas características de resistores ôhmicos e não
ôhmicos.
6.2 – Resistencia elétrica. Lei de Ohm
Curvas características de resistores ôhmicos e não
ôhmicos.
6.3 – Lei de Joule
Objetivos:
• Compreender a lei de Joule
• Conhecer as diversas formas de calcular a
potência elétrica dissipada por um resistor.
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:
𝑃𝑜𝑡 = 𝑈. 𝑖
Pela lei de Ôhm 𝑈 = 𝑅. 𝑖 temos,
2
𝑃𝑜𝑡 = 𝑅. 𝑖
A energia elétrica 𝐸𝑒𝑙 = 𝑃𝑜𝑡 . ∆𝑡
6.3 – Lei de Joule
A energia elétrica 𝐸𝑒𝑙 = 𝑃𝑜𝑡 . ∆𝑡 reescrita
𝐸𝑒𝑙 = 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.
6.3 – Lei de Joule
Ou ainda se 𝑖 =
𝑈
𝑅
a potência fica reescrita como,
2
𝑈
𝑃𝑜𝑡 =
𝑅
Quando a ddp é constante, a potência elétrica
dissipada num resistor é inversamente proporcional
à sua resistência elétrica.
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
6.3 – Lei de Joule
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.
6.4 - Resistividade
Termos e Conceitos
• Coeficiente de temperatura.
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.
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)
6.4 - Resistividade
Ou seja:
𝐿
𝑅 = 𝜌.
𝐴
Onde 𝜌 é a resistividade do material, L é o
comprimento do resistor e A é a área da seção
transversal.
6.4 - Resistividade
6.4 - Resistividade
Unidade de resistividade no SI.
Isolando 𝜌 temos:
𝑅𝐴
𝜌=
𝐿
Em unidades do SI
2
Ω. 𝑚
= Ω. 𝑚
𝑚
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 = 𝜌𝑜 . 1 + 𝛼 𝜃 − 𝜃𝑜
Onde 𝜌 é a resistividade, 𝛼 é o coeficiente de
temperatura e 𝜃 − 𝜃𝑜 é a variação de temperatura.
6.4 - Resistividade
Variação da Resistividade
6.4 - Resistividade
Variação da Resistividade
6.4 - Resistividade
Aplicações: calcule a resistência de cada condutor
abaixo.
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)
6.4 – Resistividade (exercícios propostos)