O que é resistência elétrica? Conceitos e aplicações

Nesta aula, vamos explorar o conceito de resistência elétrica, um dos fundamentos da eletricidade. Você entenderá o que ela é, quais fatores influenciam seu valor, qual sua unidade de medida e como calculá-la. Além disso, veremos como a resistência se relaciona com a corrente elétrica e a tensão em um circuito. Por fim, resolveremos alguns exercícios práticos para consolidar o aprendizado.

O que é resistência elétrica?

A resistência elétrica é a oposição que um material oferece à passagem da corrente elétrica. Em outras palavras, é a dificuldade que os elétrons encontram ao se moverem através de um condutor. Essa resistência ocorre devido às colisões entre os elétrons em movimento e os átomos do material, dissipando parte da energia elétrica na forma de calor.

Ela é um dos principais fatores que determinam o comportamento de um circuito elétrico. Ela pode ser utilizada de forma controlada em componentes chamados resistores, que regulam a passagem de corrente e evitam danos a outros dispositivos.

Exemplo prático:

• O filamento de uma lâmpada incandescente possui uma alta resistência elétrica, o que faz com que ele aqueça e emita luz quando a corrente passa por ele.
• O chuveiro elétrico usa a resistência para converter energia elétrica em calor, aquecendo a água.

Qual a unidade de medida da resistência elétrica?

A unidade de medida da resistência elétrica no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Ohm (Ω), em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm, que formulou a Lei de Ohm.

• Definição de 1 Ohm (Ω): Um condutor possui 1 Ohm de resistência quando, ao ser submetido a uma diferença de potencial de 1 Volt (V), permite a passagem de uma corrente elétrica de 1 Ampère (A).

Isso significa que quanto maior a resistência de um componente, mais ele dificulta a passagem da corrente elétrica.

Em circuitos elétricos, podemos encontrar valores de resistência muito grandes ou muito pequenos. Para facilitar a notação, usamos os seguintes múltiplos e submúltiplos:

Fatores que influenciam a resistência

A resistência elétrica de um material depende de diversos fatores físicos, que determinam o quão difícil é para a corrente elétrica atravessá-lo. Os principais fatores são:

• Material do condutor: Diferentes materiais possuem diferentes capacidades de conduzir eletricidade. Metais como cobre, prata e alumínio possuem baixa resistência e são bons condutores. Já materiais como borracha, plástico e madeira possuem alta resistência e são isolantes.
• Comprimento do condutor (L): Quanto maior o comprimento do condutor, maior será sua resistência. Isso ocorre porque os elétrons percorrem um caminho mais longo, aumentando as colisões com os átomos do material. Regra prática: A resistência aumenta proporcionalmente ao comprimento do fio.
• Área da secção transversal (A): A espessura do condutor também influencia a resistência. Fios mais finos oferecem maior resistência, pois há menos espaço para a passagem da corrente. Regra prática: A resistência diminui conforme a área do fio aumenta.
• Resistividade (ρ) do material: Cada material tem uma propriedade chamada resistividade elétrica (ρ), que indica sua capacidade de resistir à passagem da corrente elétrica. A resistividade depende da estrutura atômica do material e é expressa em ohm metro (Ω·m).
• Temperatura: A maioria dos materiais condutores apresenta maior resistência quando a temperatura aumenta. Isso acontece porque, com o aumento da temperatura, os átomos do material vibram mais, dificultando a passagem dos elétrons. Exceção: Alguns materiais, chamados supercondutores, podem atingir resistência elétrica zero em temperaturas extremamente baixas.

Como calcular resistência elétrica?

A resistência elétrica pode ser calculada utilizando diferentes abordagens, dependendo das informações disponíveis. Os dois principais métodos envolvem a Lei de Ohm e a fórmula da resistividade.

Cálculo da resistência pela Lei de Ohm

A Lei de Ohm estabelece a relação entre tensão elétrica (V), corrente elétrica (I) e resistência elétrica (R). Sua equação é:

Onde:

• R = resistência elétrica (Ohm, Ω)
• V = tensão elétrica (Volt, V)
• I = corrente elétrica (Ampère, A)

Exemplo prático: Um resistor é atravessado por uma corrente de 2A quando submetido a uma tensão de 12V. Qual é sua resistência?

Portanto, a resistência do resistor é 6Ω.

Cálculo da resistência pela fórmula da resistividade

Quando lidamos com fios condutores, a resistência elétrica pode ser calculada pela equação:

Onde:

• R = resistência elétrica (Ω)
• ρ = resistividade do material (Ω·m)
• L = comprimento do condutor (m)
• A = área da secção transversal do condutor (m²)

Exemplo prático: Um fio de cobre tem 2 metros de comprimento e uma secção transversal de 1 mm². Sabendo que a resistividade do cobre é 1,68 × 10⁻⁸ Ω·m, qual sua resistência elétrica?

Ou seja, a resistência desse fio é aproximadamente 0,034 Ω, o que mostra por que o cobre é um excelente condutor.

Relação entre resistência, corrente e tensão

A resistência elétrica está diretamente relacionada com a corrente elétrica e a tensão elétrica por meio da Lei de Ohm, uma das equações mais importantes da eletricidade. Essa relação é expressa da seguinte forma:

A interpretação pode ser feita da seguinte forma:

• Se a resistência for alta (R ↑), a corrente será menor (I ↓)
  • Um resistor maior impede mais a passagem de corrente.
  • Exemplo: Um fio fino tem mais resistência do que um fio grosso, por isso conduz menos corrente.

• Se a resistência for baixa (R ↓), a corrente será maior (I ↑)
  • Um resistor pequeno permite que mais corrente passe pelo circuito.
  • Exemplo: Metais como cobre e prata têm baixa resistência, sendo usados em fios elétricos para permitir maior fluxo de corrente.

• A tensão elétrica influencia a corrente
  • Se aumentarmos a tensão (V ↑), a corrente também aumenta (I ↑), desde que a resistência seja constante.
  • Exemplo: Em uma lâmpada incandescente, se aumentarmos a voltagem da rede elétrica, a corrente no filamento também aumentará, fazendo a lâmpada brilhar mais.

Resistência elétrica: exercícios resolvidos

Exercício 1: Cálculo da resistência elétrica

Um chuveiro elétrico opera com uma tensão de 220 V e uma corrente elétrica de 20 A. Determine a resistência elétrica do chuveiro.

Resolução: Usamos a Lei de Ohm:

Substituindo os valores:

A resistência do chuveiro é 11 Ω.

Exercício 2: Determinação da corrente elétrica

Um resistor de 50 Ω é ligado a uma fonte de 12 V. Qual será a corrente elétrica que passará pelo resistor?

Resolução: Aplicamos a Lei de Ohm:

Substituindo os valores:

A corrente elétrica no resistor é 0,24 A (ou 240 mA).

Exercício 3: Cálculo da tensão elétrica

Um resistor de 15 Ω conduz uma corrente de 3 A. Determine a tensão elétrica aplicada ao resistor.

Resolução: Usamos novamente a Lei de Ohm:

Substituindo os valores:

A tensão elétrica aplicada ao resistor é 45 V.

Exercício 4: Influência do material na resistência

Dois fios metálicos têm o mesmo comprimento e a mesma área de seção transversal, mas um é feito de cobre e o outro de alumínio. Sabendo que a resistividade do alumínio é 1,6 vezes maior que a do cobre, qual fio terá maior resistência?

Resolução: A resistência elétrica de um fio condutor depende da fórmula:

Onde:

• R = resistência elétrica
• ρ = resistividade do material
• L = comprimento do fio
• A= área da seção transversal

Como os fios têm mesmo comprimento e mesma área, a única variável que muda é a resistividade (ρ). Como o alumínio tem 1,6 vezes mais resistividade que o cobre, sua resistência também será 1,6 vezes maior.