Assinale a alternativa que apresenta exclusivamente aparelhos cuja principal função só é possível

É cada vez maior o número de alunos que se desinteressam pelas aulas de Física. Muitos deles adotam a concepção errônea de que essa matéria é complicada e de difícil entendimento. A cada dia que passa, nós, professores, temos de pensar em estratégias de ensino que despertem o interesse pela disciplina. Uma das formas de atrair alunos “desmotivados” é colocando-os em contato direto com objetos que fazem parte do estudo da Física.

Uma dessas propostas é levar para a sala de aula algumas estratégias que instiguem a curiosidade dos alunos. Nesse contexto, o que propomos neste artigo é uma atividade de conhecimento por parte dos equipamentos elétricos que usamos em nosso dia a dia. O objetivo é colocar nas mãos dos alunos alguns aparelhos elétricos que não funcionem mais, para que eles mesmos desmontem e conheçam o que há por dentro de cada aparelho.

Ao iniciar o estudo sobre eletrodinâmica, seria interessante o professor (quando for trabalhar circuitos elétricos, corrente elétrica e aparelhos elétricos) mostrar alguns desses aparelhos para os alunos. Muitas vezes o aluno sente dificuldade no conteúdo por não saber como é, o que acontece ou como funcionam alguns equipamentos que utilizamos no dia a dia.

Ao iniciar os estudos sobre os transformadores de energia elétrica, por exemplo, o professor pode fazer o seguinte questionamento: será que todos os aparelhos elétricos dos quais fazemos uso em nossas residências são resistivos?

Por exemplo, liquidificadores, furadeiras, ventiladores e batedeiras possuem em seu interior um motor que transforma a maior parte da energia elétrica em mecânica, produzindo rotação em torno de um eixo. Apesar de aquecerem um pouco, a função desses aparelhos não é a mesma dos resistivos. Como nesses aparelhos não ocorre somente a transformação de energia elétrica em energia térmica, eles são chamados de receptores de energia nos circuitos.

Além dos motores elétricos, por exemplo, outros aparelhos (como TV, rádio e telefone) são considerados receptores de energia elétrica. Nesses aparelhos, a energia elétrica é transformada em outros tipos de energia. Por exemplo, na TV, a energia elétrica é transformada em energia sonora e luminosa; no rádio, elétrica em sonora.

A energia térmica também constitui uma pequena parte da transformação de energia ocorrida, pois sempre há um aquecimento desses aparelhos. Portanto, podemos dizer que todo aparelho que transforma energia elétrica em outra forma de energia, que não seja exclusivamente térmica, é denominado receptor. Se a energia elétrica for transformada apenas em térmica, o aparelho é denominado resistivo.

Com os aparelhos desmontados, o professor pode questionar de que forma a energia elétrica percorre cada aparelho, ou como a energia elétrica é transformada em outros tipos de energia (mecânica, sonora, luminosa etc.).

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Resistores são dispositivos usados para controlar a passagem de corrente elétrica em circuitos elétricos por meio do efeito Joule, que converte energia elétrica em energia térmica.

A maior parte dos resistores é feita de materiais de alta resistência elétrica, e esses são conhecidos como dielétricos. Os que apresentam uma resistência elétrica constante são conhecidos como resistores ôhmicos.

Veja mais: Ressonância: entenda como uma taça pode quebrar-se com o som de um grito

Tópicos deste artigo

• 1 - O que são resistores?
• 2 - 1ª lei de Ohm
• 3 - 2ª lei de Ohm
• 4 - Resistividade
• 5 - Tipos de resistores
• 6 - Código de cores dos resistores
• 7 - Associação de resistores
  • Associação em série
  • Associação em paralelo
• 8 - Exercícios sobre resistores

O que são resistores?

São componentes eletrônicos que resistem à passagem de corrente elétrica. Quando inserimos um resistor em um circuito elétrico, ocorre uma diminuição na intensidade da corrente elétrica, além disso, a presença dele ao longo de um fio acarreta redução ou queda do potencial elétrico.

Alguns resistores conseguem manter sua resistência elétrica constante, mesmo em um grande intervalo de tensões elétricas, eles são conhecidos como resistores ôhmicos.

1ª lei de Ohm

De acordo com a 1ª lei de Ohm, a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica que se forma em um resistor ôhmico é sempre constante. Nos resistores ôhmicos, a corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão elétrica aplicada, e inversamente proporcional à resistência elétrica, como mostramos nesta figura, que traz a fórmula da 1ª lei de Ohm:

R – resistência elétrica (Ω)

U – diferença de potencial elétrico (V)

i – corrente elétrica (A)

Os resistores reais não são ôhmicos para quaisquer medidas de tensão ou corrente elétrica, no entanto, apresentam uma resistência elétrica constante para um grande intervalo dessas medidas, como é mostrado no gráfico:

2ª lei de Ohm

A capacidade dos resistores de controlar o fluxo de corrente elétrica diz respeito à sua resistência. Ela, por sua vez, depende de fatores geométricos, como o comprimento e a área transversal do resistor, e também de uma grandeza característica de cada material conhecida como resistividade.

Em outras palavras, o módulo da resistência de um resistor ôhmico não depende do potencial elétrico aplicado aos seus terminais, mas sim ao seu formato e ao material utilizado em sua confecção. Entenda melhor o assunto acessando o nosso texto: 2ª lei de Ohm.

A fórmula que usamos para calcular a resistência elétrica, em função de parâmetros geométricos, como a área transversal e o comprimento do resistor, conhecida como 2ª lei de ohm, é esta:

R – resistência (Ω)

ρ – resistividade (Ω.m)

L – comprimento (m)

A – área transversal (m²)

Resistividade

A resistividade (ρ) é uma grandeza física que depende de fatores microscópicos e é relativa a cada tipo de material. A resistividade de materiais condutores, como a prata ou o cobre, é muito baixa, uma vez que eles oferecem pouca resistência à passagem de corrente elétrica. Outros materiais, como a borracha, o vidro e o plástico, apresentam medidas de resistividade muito elevadas.

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Tipos de resistores

Eles podem ser diferentes de acordo com o material com que foram produzidos, além disso, existem resistores que mudam de resistência quando submetidos a diferentes agentes externos.

Alguns deles são sensíveis a variações de temperatura e conhecidos como termoresistores. Além deles, há os que respondem a variações na luminosidade, conhecidos como fotoresistores. Há, ainda, resistores que mudam de resistência quando submetidos a campos magnéticos, são os magnetoresistores.

Código de cores dos resistores

Esse código é utilizado para representar visualmente a resistência elétrica dos resistores, como mostramos na figura:

K – 10³

M – 106

De acordo com o código de cores, as duas primeiras faixas indicam os dois dígitos iniciais da resistência, enquanto a terceira faixa indica o múltiplo (1, 10, 1000) que devemos multiplicar pelos dois primeiros dígitos. A última faixa indica a pureza ou o grau de tolerância, em porcentagem, que a medida da resistência pode divergir do valor teórico designado para aquele resistor.

Leia também: Qual é a velocidade da corrente elétrica?

Associação de resistores

Trata-se das formas como os resistores podem ser conectados entre si dentro de um circuito elétrico. Existem três tipos de associação: associação em série, associação em paralelo e associação mista, que contém resistores ligados tanto em série quanto em paralelo.

Associação em série

Nela os resistores são ligados sequencialmente. Nessa configuração, a corrente elétrica sofre uma redução em sua intensidade, no entanto, a corrente elétrica que percorre cada um dos resistores é igual. A seguir, mostramos a fórmula usada para calcular a resistência equivalente da associação em série:

Associação em paralelo

Quando ligados em paralelo, os resistores ficam submetidos ao mesmo potencial elétrico. Além disso, a corrente elétrica que passa por cada um deles varia de acordo com sua resistência. Nesse tipo de associação, a resistência equivalente, calculada pela próxima fórmula, será sempre menor que a menor das resistências.

Leia também: O que é rigidez dielétrica e qual a sua relação com os raios?

Quando houverem apenas dois resistores associados em paralelo, será possível calcular a resistência equivalente por meio desta fórmula:

Caso queira aprofundar-se nas relações dos resistores, leia nosso texto: Associações de resistores.

Exercícios sobre resistores

Questão 1) (UFPA) No rio Amazonas, um pescador inexperiente tenta capturar um poraquê segurando a cabeça do peixe com uma mão e a cauda com a outra. O poraquê é um peixe elétrico, capaz de gerar, entre a cabeça e a cauda, uma diferença de potencial de até 1500 V. Para essa diferença de potencial, a resistência elétrica do corpo humano, medida entre as duas mãos, é de aproximadamente 1000 Ω. Em geral, 500 mA de corrente contínua, passando pelo tórax de uma pessoa, são suficientes para provocar fibrilação ventricular e morte por parada cardiorrespiratória. Usando os valores mencionados, calculamos que a corrente que passa pelo tórax do pescador, com relação à corrente suficiente para provocar fibrilação ventricular, é:

a) um terço

b) a metade

c) igual

d) o dobro

e) o triplo

Gabarito: Letra e

Resolução:

Com base na primeira lei de Ohm, faremos o cálculo da corrente elétrica, observe:

Assim descobrimos que a corrente elétrica tem intensidade de 1500 mA, que é três vezes maior que a corrente de 500 mA, portanto, a alternativa correta é a de letra e.

Questão 2) (Enem PPL) O choque elétrico é uma sensação provocada pela passagem de corrente elétrica pelo corpo. As consequências de um choque vão desde um simples susto até a morte. A circulação das cargas elétricas depende da resistência do material. Para o corpo humano, essa resistência varia de 1000 Ω, quando a pele está molhada, até 100.000 Ω, quando a pele está seca. Uma pessoa descalça, lavando sua casa com água, molhou os pés e, acidentalmente, pisou em um fio desencapado, sofrendo uma descarga elétrica em uma tensão de 120 V.

Qual a intensidade máxima de corrente elétrica que passou pelo corpo da pessoa?

a) 1,2 mA

b) 120 mA

c) 8,3 mA

d) 833 A

e) 120 kA

Gabarito: Letra b

Resolução:

Para resolver o exercício, faremos uso da primeira lei de Ohm, assim como fizemos no exercício anterior, de modo a encontrarmos a intensidade da corrente elétrica:

No cálculo fizemos a divisão entre a tensão elétrica e a resistência elétrica, por fim, reescrevemos o valor obtido de acordo com as regras da notação científica e também de acordo com os prefixos do SI. Fazendo isso descobrimos que a alternativa correta é a letra b.

Questão 3) (EEar) Sabendo que a diferença de potencial entre uma nuvem e a Terra, para que aconteça a descarga elétrica de um raio, é em torno de 3.108 V e que a corrente elétrica produzida nesse caso é aproximadamente de 1.105 A, qual a resistência média do ar, em ohms (Ω)?

a) 1.000

b) 2.000

c) 3.000

d) 4.000

Gabarito: Letra c

Resolução:

Usando a fórmula da primeira lei de Ohm, é possível obter o valor da resistência elétrica ao dividirmos a tensão pela corrente elétrica:

O cálculo indica que a alternativa correta é a letra c.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

Quais aparelhos cuja principal função só e possível graças ao efeito Joule?

Quais aparelhos que utilizam o efeito Joule?

Como funciona o efeito Joule no chuveiro?

O que e o efeito Joule Cite um exemplo?