O que é Resistor: funcionamento, calculadora e tabela de cores

Neste tópico, exploraremos o mundo dos resistores, que desempenham um papel fundamental no controle e limitação do fluxo de corrente elétrica em circuitos, garantindo o funcionamento correto dos dispositivos eletrônicos. Ao entender os princípios básicos dos resistores, sua variedade de tipos, códigos de cores, potência nominal e configurações em série e paralelo, estaremos preparados para aplicar esses conhecimentos em uma ampla gama de projetos eletrônicos. Vamos juntos entender o que é Resistor!

O que é resistor?

Resistores são componentes eletrônicos passivos que têm a função principal de limitar ou controlar o fluxo de corrente elétrica em um circuito. Eles são projetados para ter uma resistência elétrica específica, medida em ohms (Ω), e essa resistência determina o quão difícil é para a corrente elétrica fluir através deles.

Os resistores são comumente usados em circuitos eletrônicos para uma variedade de finalidades, incluindo:

• Limitação de corrente;
• Divisão de tensão;
• Ajuste de nível de sinal;
• Polarização de transistores;
• Filtragem de sinais.

Os resistores vêm em uma variedade de formas, tamanhos e materiais, cada um adequado para diferentes aplicações. Eles são um dos componentes mais básicos e amplamente utilizados em eletrônica, desempenhando um papel essencial no funcionamento correto dos circuitos.

Como funciona o resistor?

Os resistores funcionam com base no princípio da resistência elétrica, que é a capacidade de um material de se opor ao fluxo de corrente elétrica. Esse fenômeno ocorre devido à interação entre os elétrons do material e sua estrutura atômica.

Quando uma corrente elétrica passa por um resistor, os elétrons encontram uma resistência ao tentar se mover através do material do resistor. Isso resulta em uma perda de energia na forma de calor, conforme os elétrons colidem com os átomos do material. Quanto maior a resistência do resistor, mais difícil é para os elétrons passarem através dele e, portanto, maior é a queda de tensão sobre o resistor.

A resistência elétrica de um resistor é determinada por fatores como o material do qual é feito, sua dimensão física (comprimento, largura, espessura) e sua temperatura. Os resistores são projetados com uma resistência específica, medida em ohms (Ω), que indica a oposição que eles oferecem ao fluxo de corrente elétrica.

Em resumo, os resistores funcionam dissipando energia na forma de calor enquanto limitam o fluxo de corrente elétrica em um circuito. 

Lei de Ohm

A lei de Ohm é um princípio fundamental na eletricidade que descreve a relação entre a tensão (V), a corrente (I) e a resistência (R) em um circuito elétrico. Foi formulada pelo físico alemão Georg Simon Ohm em 1827 e é expressa pela equação:

V= I × R

onde:

• V é a tensão (em volts),
• I é a corrente (em ampères),
• R é a resistência (em ohms).

Essa equação indica que a tensão aplicada em um circuito é diretamente proporcional à corrente que passa por ele e à resistência total do circuito. 

Como exemplo, considere os dois circuitos abaixo, cada um composto por uma fonte de alimentação de 5V e um resistor. No primeiro circuito, com um resistor de 1kΩ, a corrente é de 5mA (5V / 1000Ω). Enquanto isso, no segundo circuito, com um resistor de 10kΩ, a corrente é de 500uA (5V / 10000Ω).

A lei de Ohm é uma ferramenta essencial na análise e no design de circuitos elétricos, permitindo aos engenheiros e técnicos preverem e controlarem o comportamento elétrico de um sistema com base em suas características.

Calculadora e tabela de cores de resistor

O código de cores é um método padrão utilizado para identificar o valor da resistência em resistores. Ele consiste em uma série de faixas coloridas que representam números e multiplicadores.  Abaixo está a interpretação do código de cores em resistores de cinco faixas:

• Primeira faixa (primeiro dígito): Indica o primeiro dígito do valor da resistência.
• Segunda faixa (segundo dígito): Indica o segundo dígito do valor da resistência.
• Terceira faixa (terceiro dígito): Indica o terceiro dígito do valor da resistência.
• Quarta faixa (multiplicador): Indica o fator pelo qual os três primeiros dígitos devem ser multiplicados para obter o valor da resistência.
• Quinta faixa (tolerância): Indica a tolerância do resistor, ou seja, a variação permitida em relação ao valor nominal da resistência.

Para simplificar o uso da tabela de cores, oferecemos a seguir uma calculadora de resistores. Com ela, você pode selecionar valores de resistores com 3, 4 ou 5 faixas. Escolha a cor de cada faixa e clique em calcular:

Para explicar como o valor de de um resistor é calculado, considere um resistor com as faixas de cores marrom, preto, preto, marrom e marrom. Interpretando cada faixa:

• Primeira faixa (marrom): 1
• Segunda faixa (preto): 0
• Terceira  faixa (preto): 0
• Quarta faixa (marrom): multiplicador de 10 (10^1)
• Quinta faixa (marrom): tolerância de ±1%
  

Portanto, o valor da resistência é 100 x 10 = 1000 ohms (1kΩ), com uma tolerância de ±1%.

Existem também resistores de apenas quatro faixas. Considere um resistor com as faixas de cores marrom, preto, vermelho e dourado. Interpretando cada faixa:

• Primeira faixa (marrom): 1
• Segunda faixa (preto): 0
• Terceira faixa (vermelho): multiplicador de 100 (10^2)
• Quarta faixa (dourado): tolerância de ±5%

Portanto, o valor da resistência é 10 x 100 = 1000 ohms (1kΩ), com uma tolerância de ±5%.

O que é potência nominal em resistor?

A potência nominal, também conhecida como potência máxima, é a quantidade máxima de energia que um resistor pode dissipar de forma segura sem se danificar. Em outras palavras, é a quantidade de calor que o resistor pode suportar sem se sobreaquecer ou queimar.

A potência nominal de um resistor é especificada em watts (W) e indica a capacidade do resistor de dissipar calor gerado pela corrente elétrica que passa por ele. Quanto maior a potência nominal de um resistor, mais calor ele pode dissipar sem se danificar.

É importante escolher um resistor com uma potência nominal adequada para a aplicação em questão. Se um resistor for subdimensionado em relação à potência necessária, ele pode superaquecer e falhar. Por outro lado, se um resistor for superdimensionado, ele pode ser mais caro e ocupar mais espaço no circuito do que o necessário.

Portanto, ao selecionar um resistor para um projeto, é essencial considerar não apenas o valor da resistência, mas também a potência nominal, garantindo que o resistor seja capaz de operar de forma segura e confiável nas condições esperadas de operação.

Associação de resistores: Resistor em série

Resistores em série são resistores conectados um após o outro em um único caminho de corrente, formando uma cadeia contínua. Nesta associação de resistores, a mesma corrente elétrica flui através de cada resistor, pois não há bifurcações no caminho.

A resistência total de resistores em série é a soma das resistências individuais de cada resistor. Isso significa que, quanto mais resistores forem adicionados em série, maior será a resistência total do circuito.

A fórmula para calcular a resistência total desta associação de resistores em série é simplesmente a soma das resistências individuais:

Rtotal​ =R1​ +R2​ +R3​ +…+Rn​

onde:

• Rtotal é a resistência total do circuito em série
• R1, R2, R3, …, Rn são as resistências individuais de cada resistor.

Como exemplo, considere os dois circuitos abaixo, que são equivalentes. No primeiro circuito, temos 3 resistores em série, com valores de 1kΩ, 2kΩ e 2kΩ, respectivamente. Podemos observar que a corrente que flui no circuito é de 1mA (5V / (1000Ω + 2000Ω + 2000Ω)). Já no segundo circuito, temos apenas um resistor de 5kΩ, onde a corrente também é de 1mA (5V / 5000Ω).

Uma característica importante dos resistores em série é que a corrente que passa por cada resistor é a mesma em todo o circuito. No entanto, a tensão total do circuito é distribuída entre os resistores, de acordo com suas resistências individuais, de acordo com a Lei de Ohm:

Vtotal​ =V1​ +V2​ +V3​ +…+Vn​

onde:

• Vtotal é a tensão total do circuito em série.
• V1, V2, V3, …, Vn são as tensões individuais em cada resistor.

Como exemplo, considere os dois circuitos abaixo, que são equivalentes. No primeiro circuito, temos 3 resistores em série, com valores de 1kΩ, 2kΩ e 2kΩ. Podemos observar que as tensões individuais em cada resistor são 1V, 2V e 2V, respectivamente, e consequentemente, a tensão total é de 5V. Já no segundo circuito, temos apenas um resistor de 5kΩ, onde a tensão sobre o resistor também é de 5V.

Portanto, em um circuito com associação de resistores em série, a tensão total da fonte de alimentação é dividida entre os resistores, proporcionalmente às suas resistências individuais.

Resistores em série são comumente utilizados em aplicações onde é necessário aumentar a resistência total do circuito ou dividir a tensão total entre diferentes componentes.

Associação de resistores: Resistor em paralelo

Resistores em paralelo são resistores conectados em extremidades opostas, de forma que cada resistor esteja conectado diretamente aos terminais de entrada e saída da fonte de alimentação, formando múltiplos caminhos de corrente. Nesse associação de resistores, a mesma diferença de potencial (tensão) é aplicada em todos os resistores, pois eles estão conectados em paralelo aos terminais da fonte.

A resistência total de resistores em paralelo é determinada pela fórmula:

1/Rtotal​​=1/R1​​+1/R2​​+1/R3​​+…+1/Rn​​

onde:

• Rtotal é a resistência total do circuito em paralelo.
• R1, R2, R3, …, Rn são as resistências individuais de cada resistor.

Essa fórmula mostra que, quanto mais resistores forem adicionados em paralelo, menor será a resistência total do circuito.

Como exemplo, consideremos os dois circuitos abaixo, que são equivalentes. No primeiro circuito, temos 3 resistores em paralelo, com valores de 1kΩ, 2kΩ e 2kΩ, resultando em uma resistência total de 500Ω. Já o segundo circuito é composto apenas por um resistor de 500Ω. Observamos que a corrente que flui em ambos os circuitos é a mesma, 1mA.

Uma característica importante da associação de resistores em paralelo é que a tensão em cada resistor é a mesma, enquanto a corrente total que flui através do circuito é dividida entre os resistores, proporcionalmente às suas resistências individuais. Isso é de acordo com a Lei de Kirchhoff das correntes, que afirma que a corrente total que entra em um nó em um circuito deve ser igual à corrente total que sai desse nó:

Itotal​ =I1​ +I2​ +I3​ +…+In​

onde:

• Itotal é a corrente total do circuito em paralelo.
• I1, I2, I3, …, In são as correntes individuais em cada resistor.

Como exemplo, vamos considerar os dois circuitos abaixo, que são equivalentes. No primeiro circuito, temos 3 resistores em paralelo, com valores de 1kΩ, 2kΩ e 2kΩ. As correntes individuais são 5mA, 2,5mA e 2,5mA, respectivamente, resultando em uma corrente total de 10mA. No segundo circuito, temos apenas um resistor de 500Ω, onde a corrente também é de 10mA. Observa-se que em ambos os circuitos, a tensão individual em cada resistor é de 5V, que corresponde à tensão da fonte de alimentação.

Resistores em paralelo são comumente usados em situações em que é necessário reduzir a resistência total do circuito, fornecer corrente para vários componentes independentes ou garantir que componentes individuais tenham a mesma tensão em um circuito.

Tipos de resistores

Existem diversos tipos de resistores, cada um com suas características específicas e aplicações adequadas. 

Abaixo estão alguns dos tipos mais comuns de resistores:

• Resistores de Filme de Carbono (Carbon Film): Compostos por uma mistura de carbono e aglutinante isolante, são economicamente viáveis e amplamente utilizados em uma variedade de aplicações. Destacam-se pela boa estabilidade e precisão de resistência.
• Resistores de Filme Metálico (Metal Film): Apresentam um filme fino de metal, como níquel-cromo ou estanho. Oferecem uma precisão de resistência superior aos resistores de filme de carbono, além de serem reconhecidos por sua estabilidade térmica e baixo ruído.
• Resistores de Fio (Wirewound): Construídos ao enrolar um fio metálico resistivo em torno de um núcleo isolante, proporcionam alta precisão e estabilidade de resistência. São capazes de suportar altas potências e correntes.
• Resistores de Camada Fina (Thick Film): Produzidos depositando uma camada de material resistivo em um substrato cerâmico, são compactos e oferecem uma excelente relação custo-benefício. Podem ser fabricados em uma ampla faixa de valores de resistência.
• Resistores SMD (Surface Mount Device): Desenvolvidos para montagem em superfície, são amplamente empregados em placas de circuito impresso (PCBs). Disponíveis em diversas configurações, como chip e SMD de montagem em superfície, são ideais para aplicações onde o espaço é limitado.
• Resistores Variáveis (Potenciômetros): Permitem o ajuste manual da resistência por meio de um controle rotativo. Amplamente utilizados em aplicações como controle de volume e brilho, estão disponíveis em configurações de um ou vários estágios.

Cada tipo de resistor tem suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha do tipo certo depende das especificações do projeto e das necessidades da aplicação.

Utilizações comuns dos resistores

Os resistores são componentes essenciais em uma ampla variedade de aplicações eletrônicas e elétricas. Aqui estão algumas das utilizações comuns dos resistores:

• Divisores de Tensão: Os resistores são frequentemente usados em circuitos de divisão de tensão para fornecer uma fração específica da tensão de entrada a um componente ou circuito subsequente.
• Limitadores de Corrente: Resistores são usados para limitar a corrente em um circuito, protegendo componentes sensíveis ou garantindo que a corrente esteja dentro de limites seguros.
• Polarização de Transistores: Em circuitos com transistores, os resistores são usados para polarizar o transistor corretamente, garantindo seu funcionamento dentro da região linear.
• Amplificação de Sinais: Em amplificadores operacionais e outros circuitos de amplificação, os resistores são usados para definir ganhos e características de resposta.
• Filtros: Resistores são componentes-chave em circuitos de filtro, como filtros passa-baixa, passa-alta e passa-banda, onde são combinados com capacitores e indutores para atenuar ou passar determinadas frequências de sinal.
• Divisores de Corrente: Os resistores são usados em circuitos de divisão de corrente para distribuir corrente entre diferentes ramos de um circuito.
• Atenuadores de Áudio: Em circuitos de áudio, os resistores são usados em atenuadores de volume para ajustar a amplitude do sinal de áudio.
• Estabilização de Tensão: Em fontes de alimentação e reguladores de tensão, os resistores são usados para fornecer feedback e estabilizar a tensão de saída.
• Descarregamento de Capacitores: Resistores são usados para descarregar capacitores com segurança quando a energia é desligada de um circuito, evitando choques elétricos e danos aos componentes.
• Sensor de Temperatura: Alguns tipos de resistores, como os termistores, são sensíveis à temperatura e podem ser usados como sensores de temperatura em circuitos de controle de temperatura.