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Física

Leis de Ohm, Resistência e Potência Elétrica

As leis de Ohm e a potência elétrica são conhecimentos fundamentais para entender a física da eletricidade. Confira aqui uma revisão completa do assunto.

Autor Representação de uma pessoa Denis Data Representação de um calendário 31/10/2019 Tempo Representação de um relógio 8min  de leitura

As leis de Ohm são consideradas as leis mais importantes da eletrodinâmica, ou seja, do estudo das cargas elétricas em movimento. Na sequência, será apresentada uma discussão completa sobre cada uma delas.

Primeira lei de Ohm

A primeira das leis de Ohm relaciona três das principais grandezas quando o tema é eletricidade: voltagem (V), resistência elétrica (R) e corrente elétrica (i).

Tá, mas o que essas grandezas representam?

A voltagem se refere à diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Essa diferença impulsiona os elétrons a se mover de forma ordenada ao longo de um condutor. Esse movimento ordenado dos elétrons é o que chamamos de corrente elétrica. Por fim, a resistência elétrica está relacionada à capacidade de um condutor de se opor à passagem de uma corrente elétrica.

Quanto às unidades, a voltagem é dada em volts (V), a resistência em ohms (Ω) e a corrente elétrica em amperes (A).

Observe na figura abaixo um resumo de como essas grandezas atuam em um condutor:

Representação da primeira lei de Ohm. A voltagem "empurra" a corrente elétrica enquanto a resistência dificulta a sua passagem.
Representação da 1ª Lei de Ohm.

Note que, de forma geral, quanto maior a voltagem aplicada, mais impulsionados serão os elétrons a se mover no condutor e, portanto, maior será a intensidade da corrente elétrica.

No entanto, quanto maior a resistência, maior a oposição do material à passagem dos elétrons, logo, menor a intensidade da corrente elétrica.

Em resumo, a relação entre essas grandezas, chamada de primeira lei de Ohm, é dada por:

Fórmula da primeira lei de Ohm. A voltagem equivale ao produto entre resistência e corrente elétrica.

Condutores Ôhmicos

Definimos como condutor ôhmico, um condutor que sempre mantém a sua resistência constante, independentemente de variações na voltagem aplicada sobre ele ou na intensidade da corrente que passa por ele.

Sendo assim, de acordo com a primeira lei de Ohm, em um condutor ôhmico, quando a voltagem aumenta, a corrente elétrica aumenta na mesma proporção. Em outras palavras, nesse tipo de condutor, essas grandezas são diretamente proporcionais.

Graficamente, a relação entre voltagem aplicada e intensidade de corrente elétrica que passa por um condutor ôhmico sempre será representada por uma reta, como mostra a figura abaixo:

Gráfico que relaciona a voltagem e a corrente elétrica em um condutor ôhmico, de acordo com a primeira lei de Ohm. É sempre uma reta, pois essas grandezas são diretamente proporcionais nesse tipo de condutor.
Relação entre voltagem aplicada e intensidade de corrente.

Por fim, chamamos de condutor não ôhmico qualquer condutor que não siga essa regra.

Segunda lei de Ohm

Agora, graças à primeira lei de Ohm, você já entende a relação entre a resistência de um condutor e as demais grandezas da eletrodinâmica. No entanto, como podemos calcular a resistência desse condutor diretamente a partir de suas características físicas? Para responder essas perguntas nos voltamos para a segunda lei de Ohm:

As características de um condutor que interferem no valor da sua resistência são:

Características físicas de um condutor que interferem em sua resistência.
  • Comprimento (L): distância entre os pontos extremos de um condutor. Quanto mais comprido o condutor, maior o caminho a ser percorrido pela corrente elétrica, aumentando a chance de colisões e perda de energia ocorrerem. Portanto, quanto maior o comprimento, maior será a resistência elétrica.

  • Área de seção reta (A): quanto maior essa área, mais espaço as cargas têm para se mover e, portanto, menor será a resistência elétrica.

  • Resistividade (ρ): característica que depende do material de que é feito o condutor. Quanto maior a resistividade elétrica, maior a oposição à passagem de corrente elétrica e, portanto, maior a resistência elétrica. Confira na tabela abaixo a resistividade de alguns materiais:

Tabela contendo a resistividade elétrica de diversos materiais.
Confira a resistividade de alguns materiais!

Em suma, a segunda lei de Ohm pode ser resumida pela seguinte fórmula:

Fórmula que representa a segunda Lei de Ohm. Resistividade multiplica o Comprimento e o resultado é dividido da Área de Seção Reta.

Potência Elétrica

Por fim, após um estudo completo das leis de Ohm, chegamos à potência elétrica.

A potência elétrica (P) é definida como a quantidade de energia elétrica (E) transformada em outra forma de energia por unidade de tempo (Δt):

Fórmula da potência elétrica. Ela é representada pela quantidade de energia elétrica sobre a unidade de tempo.

A unidade de potência elétrica é o watt (W), 1 watt de potência equivale a 1 joule de energia por segundo.

Por exemplo, um chuveiro de 5000 W de potência transforma 5000 J de energia elétrica em calor por segundo.

Um segundo exemplo é uma lâmpada incandescente de 100 W. Ela gera luz por efeito Joule, gastando 100 J de energia elétrica por segundo. Nesse contexto, vale lembrar que muitas questões de vestibulares envolvem o brilho desse tipo de lâmpada. Não se esqueça: o brilho de uma lâmpada é diretamente proporcional à potência dela.

No entanto, na maioria dos problemas de física, você não possui o valor da energia elétrica consumida. Em geral, você precisa saber calcular a potência elétrica através de grandezas como resistência (R), corrente elétrica (i) e voltagem (V).

Fórmulas de Potência Elétrica

A fórmula mais comum para calcular a potência elétrica é:

Fórmula comum da potência elétrica que é igual à multiplicação voltagem pela corrente elétrica.

Porém, lembre-se, para usar essa fórmula você deve conhecer os valores da voltagem e da corrente elétrica do sistema em questão. Nos demais casos, você deve utilizar a primeira lei de Ohm para encontrar, a partir dela, outras fórmulas para a potência elétrica.

Quando você não possui o valor da voltagem (V), substitua-o pela sua expressão na primeira lei de Ohm:

Esquema que mostra como a Voltagem da fórmula simples de potência elétrica pode ser substituída pela 1ª Lei de Ohm.

Agora você tem uma fórmula que não usa o valor da voltagem, apenas da resistência e da corrente elétrica.

Tá, mas e se eu não tiver o valor da corrente elétrica? Basta substituí-la por sua expressão na primeira lei de Ohm:

Esquema que mostra como substituir a corrente elétrica na fórmula de Potência Elétrica pela 1ª Lei de Ohm.

Agora você possui uma fórmula que não depende da corrente elétrica, apenas da voltagem e da resistência.

Bom, agora que você já sabe tudo sobre leis de Ohm, resistência e potência elétrica, que tal testar seus conhecimentos em uma lista de exercícios selecionados? Baixe gratuitamente o eBook abaixo e se prepare para dar uma cotovelada na cara da prova!

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