TEORIA ENVOLVIDA

Com intuito de se obter conhecimentos sobre o funcionamento dos circuitos elétricos assim como fenômenos derivados deste para planejar e garantir o pleno funcionamento do nosso projeto, se reuniu a seguintes informações a partir de buscas na literatura.

Uma corrente elétrica pode ser expressa com base na velocidade em que as cargas se movem no corpo condutor, dentro desse conceito temos a densidade de corrente, que é definida como “A corrente que flui por unidade de área” (Young, 2009), esse aspecto vai depender do campo elétrico que ali tem influência e das propriedades do material analisado, a dependência dessas duas particularidades são analisadas na maioria dos materiais com o objetivo de qualificar a corrente elétrica no mesmo, porém, em alguns materiais, a uma temperatura constante, a densidade de corrente é diretamente proporcional ao campo elétrico, tal relação é chamada de lei de Ohm que abrange o comportamento da resistência elétrica especialmente dos metais, que em sua grande maioria atuam de acordo com a lei.

Com esse conceito em mente pode-se classificar os tipos de resistores, que são componentes usados para limitar a corrente elétrica em circuitos, como Ôhmicos e não Ôhmicos de modo que os resistores Ôhmicos são aqueles em que a os valores da corrente elétrica que por eles passam é diretamente proporcional a tensão elétrica aplicada enquanto os não Ôhmicos observa-se que a medida que há um aumento no diferencial de potencial aplicado os valores da corrente não variam proporcionalmente (HALLIDAY, volume 3, 5ª Edição).

A partir da primeira lei de Ohm obtemos a resistência que um certo material oferece à passagem de corrente elétrica a partir da corrente e tensão aplicada, observando agora a segunda lei de Ohm examina-se quais fatores influenciam a resistência elétrica. Temos como principais fatores ditadores a geometria do material condutor, ou seja o seu comprimento e espessura, e de sua resistividade.

A espessura e comprimento afetam de modo que  a resistência elétrica do condutor será diretamente proporcional ao comprimento dele e inversamente proporcional à sua espessura, assim  se pegarmos, por exemplo, dois fios condutores de mesmo material e a mesma temperatura porém com espessuras ou comprimentos diferentes entre si e comparamos, obteremos resistências diferentes.

Definindo agora a resistividade, característica tão importante quanto a geometria do condutor, é a propriedade que define o quanto um certo material vai resistir à passagem de corrente elétrica sendo assim o oposto da condutividade de um material (YOUNG, volume 3, 12ª edição). A resistividade irá mudar de acordo com o material utilizado sendo assim se compararmos, por exemplo, dois fios condutores de mesma espessura e comprimento porém de diferentes materiais obteremos diferentes resistências o que exemplifica as diferentes resistividades. Também há mudança da resistividade com a temperatura que o condutor é submetido, “ À medida que a temperatura aumenta, os  íons do condutor vibram com amplitude mais elevada, aumentando a probabilidade  das colisões dos elétrons com os íons. Isso dificulta o arraste dos elétrons através do condutor  e, portanto, faz diminuir a corrente” (YOUNG, 2009).

Diante das informações que explicam as características assim como o funcionamento de resistores podemos associa-lo com circuitos, sendo este um dos principais elementos que compõem um circuito elétrico, estas peças que tem a capacidade de dificultar a passagem de corrente elétrica transformando parte dela em energia térmica e deste modo proporcionando uma queda na diferença de potencial entre seus terminais (HALLIDAY, volume 3, 9ª edição), ou seja,  eles podem ser utilizados, por exemplo, quando queremos obter uma tensão diferente da disponível ou criar diferentes valores para a corrente ao longo do circuito, para isso basta organizar os resistores de forma adequada ao comportamento desejado ao circuito, formando assim uma associação de resistores.  A associação de resistores pode possuir 3 configurações gerais: em série, em paralelo ou mista. Cada uma delas vai garantir ao circuito um diferente comportamento em relação à corrente que ali circula, à tensão aplicada e resistência equivalente da associação.

Uma associação de resistores em série se caracteriza por possuir a mesma corrente elétrica em todas as resistências, a soma das diferenças de potencial das resistências é igual à diferença de potencial aplicada e sua resistência equivalente será igual a soma das resistência de todos os resistores envolvidos (HALLIDAY, volume 3, 9ª edição).

Uma associação em paralelo por sua vez se caracteriza pela soma das correntes em cada resistor ser igual à corrente aplicada inicialmente, possuir a tensão aplicada em cada resistor igual a tensão que foi aplicada ao circuito e por fim sua resistência equivalente é igual a soma dos inversos das resistências de cada resistor individualmente (HALLIDAY, volume 3, 9ª edição). A corrente em cada resistor é inversamente proporcional a resistência de cada um.

Figura 01. Representação Ponte de Wheatstone

Fonte: Site MSPC

A ponte de Wheatstone, representado pela figura 1, é um equipamento idealizado com objetivo de se obter a resistência de um resistor desconhecido a partir do uso de outros três resistores com resistência conhecida, sendo um destes um resistor com resistência variável, um gerador e um voltímetro. O funcionamento do equipamento dá-se pela regulagem do valor da resistência variável, com ela procura-se fazer com que o voltímetro no centro do circuito apresente valor nulo de diferença de potencial, quando se obtém este valor alvejado, utiliza-se das relações existentes quanto a associação de resistores citadas anteriormente para determinar-se a resistência do equipamento desconhecido. Com uso das relações obtemos que a resistência a ser determinada se dá pela seguinte equação: 

Referências:

• HALLIDAY, RESNICK, WALKER. Fundamentos de Física. Vol. 3. 9 ed. Editora LTC, 2009

• YOUNG, H. e R. FREEDMAN. Física. Vol III. 12 ed. Editora Pearson/Wesley, 2009

• Disponível em <http://www.mspc.eng.br/elemag/celetr0250.shtml>. Acesso em abr. 2017