Lei de Ohm

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Os circuitos elétricos com resistências ativas podem primeiro ser simplificados combinando resistores conectados em paralelo ou em série em resistências comuns equivalentes a eles e, usando a lei de Ohm, encontre a corrente ou a tensão na resistência total calculada. Depois disso, você pode seguir o caminho oposto e, usando a lei de Ohm, encontre a tensão e a corrente em cada uma das resistências do circuito.

As equações necessárias para os cálculos são fornecidas no artigo antes de exemplos específicos. As informações no artigo são suficientes para calcular você mesmo os circuitos elétricos. Nos casos em que várias etapas são necessárias, elas são dadas sequencialmente.

Todas as resistências no circuito são mostradas como resistências (representadas como uma linha em zigue-zague). Supõe-se que a resistência dos fios que os conectam (mostrada como linhas retas) seja zero (pelo menos aproximadamente, comparada aos resistores).

Todas as principais etapas para o projeto do circuito são fornecidas abaixo.

1 Se o circuito contiver mais de um resistor, encontre a resistência equivalente "R" de todo o circuito, de acordo com o método descrito abaixo na seção "Resistores conectados em série e em paralelo".
2 Substitua a resistência total encontrada do circuito "R" na equação para a lei de Ohm, conforme descrito abaixo na seção Lei de Ohm.
3 Se o circuito contiver mais de um resistor, os valores de tensão ou corrente encontrados na etapa anterior poderão ser novamente substituídos na equação pela lei de Ohm, encontrando a tensão ou a corrente em qualquer resistor de circuito.

A lei de Ohm pode ser escrita em três formas equivalentes, dependendo do que precisa ser determinado:

"V" - tensão ("diferença de potencial") em resistência, "I" é a corrente que flui através da resistência e "R" é o valor da resistência. Se a resistência é resistor (um elemento do circuito com resistência elétrica específica), geralmente é indicado pela letra "R" com a adição de um número, por exemplo, "R1", "R105" etc.

É fácil passar da fórmula (1) para a fórmula (2) ou (3) por transformações algébricas. Em alguns casos, a designação "E" é usada em vez de "V" (por exemplo, E = IR), em que "E" significa EMF, ou "força eletromotriz", que é outro nome para tensão.

A equação (1) é usada quando a corrente que flui através de uma certa resistência é conhecida.

A equação (2) é adequada para casos em que a tensão em uma determinada resistência é conhecida.

A equação (3) permite calcular o valor desconhecido da resistência, se a corrente que passa por essa resistência e a tensão nela conhecida.

No sistema internacional de unidades (), os valores incluídos na lei de Ohm são medidos nas seguintes unidades:

A tensão através da resistência "V" é definida em, abreviada "B".
O "I" atual é medido em, denotado como "A".
A resistência "R" é medida em ohms, abreviada "Ohm". Se a letra "k" estiver antes da designação Ohm, significa "mil" ohms, ou kiloomes, se a letra "M" for "milhão" ohms, ou megaoms.

A lei de Ohm se aplica a qualquer circuito que contenha apenas resistências ativas (como resistores ou condutores com resistência própria diferente de zero ou unidades de computador). Para alguns elementos do circuito (indutores e capacitores), a lei de Ohm não é aplicável na forma acima (nas equações acima, a resistência contém apenas "R" sem levar em conta os elementos de indutância e capacitância). A lei de Ohm pode ser usada para circuitos com resistência ativa, independentemente de uma resistência constante (corrente), resistência alternada (corrente) ou qualquer forma de onda arbitrária que varia com o tempo ser anexada a eles (ou passar por eles). Se a tensão ou corrente fornecida mudar de maneira sinusoidal (com uma frequência de, por exemplo, 50 Hz, como em uma tomada elétrica doméstica), elas geralmente são medidas em rms volts ou amperes.

Você pode encontrar mais informações sobre a lei de Ohm em

Exemplo: Queda de tensão ao longo do fio

Suponha que queremos encontrar a queda de tensão através de um pedaço de fio quando uma corrente de 1 ampere flui através dele. A resistência desta seção do fio é de 0,5 ohms. Usando a equação (1) para a lei de Ohm dada acima, calculamos a queda de tensão:

V = IR = (1 A) (0,5 Ω) = 0,5 V (ou seja, 1/2 volt)

Se a potência eficaz de uma corrente alternada com uma frequência de 50 Hz (rede doméstica) for de 1 ampere, o resultado será o mesmo, 0,5 V, mas esse será o valor "eficaz" da queda de tensão CA.

Resistência em série

Uma conexão "em série" de resistências é aquela em que o final do resistor anterior é conectado ao início do próximo e, assim, os resistores formam uma corrente (ver figura), a resistência total de tal corrente é igual à soma das resistências de todos os seus resistores constituintes. No caso de "n" resistores R1, R2 ,. Rn temos:

Resistência Paralela

A resistência total dos resistores conectados em paralelo (veja o diagrama à direita) é igual a:

Duas barras ("//") são frequentemente usadas para indicar que as resistências estão conectadas em paralelo. Por exemplo, a conexão paralela dos resistores R1 e R2 pode ser brevemente referida como "R1 // R2". Observe que R1 // R2 = R2 // R1. A conexão paralela das três resistências R1, R2 e R3 é indicada como "R1 // R2 // R3".

Exemplo: resistências conectadas em paralelo

No caso de dois resistores idênticos R1 = 10 Ohms e R2 = 10 Ohms conectados em paralelo, temos:

1 / R_{o geral} = 1 / R1 + 1 / R2 = 0,1 + 0,1 = 0,2 R_{o geral} = 1 / 0,2 = 5 ohms

Também é útil lembrar a regra “menos que menos”, o que significa que a resistência resultante será menor que a menor resistência em uma determinada conexão.

Resistências conectadas em série e em paralelo

Os circuitos que incluem várias combinações de resistências conectadas em série e em paralelo podem ser calculados combinando os resistores em uma resistência "equivalente" ou "comum".

Combine todos os resistores conectados em paralelo com sua resistência equivalente, usando a seção “Resistência em conexão paralela” acima. Observe que se as ramificações conectadas em paralelo contiverem resistores conectados em série, você deverá primeiro encontrar a resistência equivalente para esses resistores conectados em série.
Combine os resistores da série para encontrar a resistência total do circuito R_{o geral}.
Usando a lei de Ohm, encontre a corrente total através do circuito em uma determinada tensão ou a tensão total aplicada em uma corrente conhecida através do circuito.
A tensão ou corrente total calculada acima é usada nas equações da lei de Ohm ao calcular tensões e correntes em seções individuais do circuito.
Substitua os valores anteriormente encontrados de corrente ou tensão nas equações da lei de Ohm para encontrar a corrente ou a tensão em um único resistor. Esta operação é ilustrada no exemplo abaixo.

Para circuitos grandes, os 2 passos descritos acima podem precisar ser aplicados várias vezes.

Exemplo: uma cadeia de conexões seriais e paralelas

No caso do circuito mostrado à direita, você deve primeiro combinar os resistores conectados em paralelo, encontrando sua resistência equivalente R1 // R2 e, em seguida, encontrar a resistência total do circuito de acordo com a fórmula:

Seja R3 = 2 Ohms, R2 = 10 Ohms, R1 = 15 Ohms e o circuito esteja conectado a uma bateria de 12 volts, de modo que V_{o geral} = 12 volts. De acordo com as etapas descritas acima, temos:

R_{o geral} = R3 + R1 // R2 = 2 + 6 = 8 Ohms

Agora a tensão através da resistência R3 (denotada como V_R3) pode ser calculada usando a lei de Ohm, já que a corrente que flui através dessa resistência é conhecida e é igual a 1,5 ampères:

V_R3 = (I_comum) (R3) = 1,5 A x 2 Ohms = 3 V

A tensão no resistor R2 (igual à tensão no resistor R1) pode ser calculada usando a lei de Ohm multiplicando a corrente I = 1,5 ampères pela resistência equivalente da conexão paralela dos resistores R1 // R2 = 6 Ohms, que fornece 1,5 x 6 = 9 volts ou encontre subtraindo a tensão em R3 (encontrada acima de V_R3) da tensão total aplicada de 12 volts, ou seja, 12 volts - 3 volts = 9 volts. Depois disso, você pode encontrar a corrente através do R2 (designado como I_R2) usando a lei de Ohm (a tensão no R2 é denotada como "V_R2"):

Eu_R2 = (V_R2) / R2 = (9 volts) / (10 Ohms) = 0,9 amperes

A corrente através de R1 pode ser encontrada de maneira semelhante, dividindo a tensão neste resistor (9 volts) por sua resistência (15 Ohms), o que resulta em 0,6 amperes. Observe que a corrente através de R2 (0,9 amperes) no total com a corrente através de R1 (0,6 amperes) fornece a corrente total através do circuito (1,5 amperes).

Onde e quando a lei de Ohm pode ser aplicada?

A lei de Ohm, na forma mencionada acima, é válida em uma ampla gama de metais. É realizada até o metal começar a derreter. Uma gama de aplicações menos ampla em soluções (fundidas) de eletrólitos e em gases altamente ionizados (plasma).

Ao trabalhar com circuitos elétricos, às vezes é necessário determinar a queda de tensão em um elemento específico. Se é um resistor com um valor de resistência conhecido (é colocado no gabinete) e a corrente que passa por ele também é conhecida, você pode descobrir a tensão usando a fórmula de Ohm sem conectar um voltímetro.

Lei de Ohm

A lei de Ohm pode ser escrita em três formas equivalentes, dependendo do que precisa ser determinado:

A equação (1) é usada quando a corrente que flui através de uma certa resistência é conhecida.

A equação (2) é adequada para casos em que a tensão em uma determinada resistência é conhecida.

A equação (3) permite calcular o valor desconhecido da resistência, se a corrente que passa por essa resistência e a tensão nela conhecida.

No sistema internacional de unidades (SI), os valores incluídos na lei de Ohm são medidos nas seguintes unidades:

A tensão através da resistência "V" é determinada em volts, abreviada para "V".
O atual "I" é medido em amperes, denotado como "A".
A resistência "R" é medida em ohms, abreviada "Ohm". Se a letra "k" estiver antes da designação Ohm, significa "mil" ohms, ou kiloomes, se a letra "M" for "milhão" ohms, ou megaoms.

Você pode encontrar mais informações sobre a lei de Ohm na Wikipedia.

Etapas Editar

Combine todos os resistores conectados em paralelo com sua resistência equivalente, usando a seção “Resistência em conexão paralela” acima. Observe que se as ramificações conectadas em paralelo contiverem resistores conectados em série, você deverá primeiro encontrar a resistência equivalente para esses resistores conectados em série.
Combine os resistores da série para encontrar a resistência total do circuito R_{o geral}.
Usando a lei de Ohm, encontre a corrente total através do circuito em uma determinada tensão ou a tensão total aplicada em uma corrente conhecida através do circuito.
A tensão ou corrente total calculada acima é usada nas equações da lei de Ohm ao calcular tensões e correntes em seções individuais do circuito.
Substitua os valores anteriormente encontrados de corrente ou tensão nas equações da lei de Ohm para encontrar a corrente ou a tensão em um único resistor. Esta operação é ilustrada no exemplo abaixo.

Para circuitos grandes, os 2 passos descritos acima podem precisar ser aplicados várias vezes.

O significado da Lei de Ohm

A lei de Ohm determina a força da corrente em um circuito elétrico a uma dada tensão e resistência conhecida.

Permite calcular os efeitos térmicos, químicos e magnéticos da corrente, pois eles dependem da força da corrente.

A lei de Ohm é extremamente útil em engenharia (eletrônica / elétrica), pois se refere a três grandezas elétricas básicas: corrente, tensão e resistência. Ele mostra como essas três quantidades são interdependentes no nível macroscópico.

Se fosse possível caracterizar a lei de Ohm em palavras simples, seria visualmente assim:

Segundo a lei de Ohm, é perigoso fechar uma rede de iluminação convencional com um condutor de baixa resistência. A força atual será tão grande que poderá ter conseqüências terríveis.

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