ANDERFABIO OLIVEIRA DOS SANTOSTec. Pedagógico

anderfabio@seed.pr.gov.br

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃONÚCLEO REGIONAL DE EDUCAÇÃO

ÁREA METROPOLITANA NORTE

FORMAÇÃO EM AÇÃO -2ºSEMESTRE

RESISTORES E SUAS APLICAÇÕES

FÍSICA

INTRODUÇÃO

Esta oficina abordará a finalidade dos resistores e suas aplicações, ressaltando a presença da física no nosso cotidiano e sua relação com a eletrônica de uma forma contextualizada.

OBJETIVOS

• Proporcionar metodologias diferenciadas na abordagem do conteúdo, possibilitando assim uma melhor compreensão dos conceitos físicos, aplicados a eletrodinâmica e eletrônica.

• Reconhecer a finalidade e as principais características de um resistor.

• Identificar a resistividade de resistores através da leitura das faixas indicadoras.

• Lei de ohm : verificar a aplicabilidade da lei através de exercícios práticos.

• Aprender a verificar a resistência nominal de resistores através ohmímetros.

JUSTIFICATIVA

• Apesar dos conceitos abordados nesta oficina estarem presentes no dia a dia de aluno e professores a relação teoria/prática é pouco explorada no ensino.

Conteúdo Estruturante

• Eletromagnetismo

Conteúdo Básico

• Eletrodinâmica

Conteúdos Específicos

• Lei de ohm e Resistores

Conhecimentos Prévios

• Diferença de potencial elétrico (ddp)

• Corrente elétrica

ENCAMINHAMENTOS

A oficina terá início com a abordagem de conhecimentos prévios relacionados com o conteúdo principal “RESISTORES”. Nesta etapa será apresentado um vídeo sobre como acontece a formação e o fluxo da corrente elétrica.Com a intenção de enfatisar o efeito Joule e o fisiológico posteriormente serão apresentados os efeitos da corrente elétrica.

Após a abordagem dos efeitos da corrente elétrica entraremos no conteúdo principal “RESISTORES”. Neste momento será apresentada uma situação problema sobre como se dá o funcionamento do resistor. Será exibido um vídeo sobre o funcionamento da lâmpada (resistor) e da movimentação de elétrons em um material resistivo.

Antes de entendermos como funcionam os resistores precisamos retomar alguns conceitos sobre corrente elétrica.

CORRENTE ELÉTRICA

Sabemos que: Corrente elétrica é um movimento ordenado de cargas elétricas por meio de um condutor de eletricidade.

Ao se conectar um fio, condutor, de eletricidade, numa fonte de energia elétrica é estabelecida uma diferença de potencial os elétrons iniciam um movimento através do condutor, indo da região onde estão em excesso (pólo negativo) para a região onde há falta deles (pólo positivo).

SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA

-+

EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA

A passagem de corrente elétrica através dos condutores acarreta diferentes efeitos, dependendo a natureza do condutor e da intensidade da corrente.

Vejamos a seguir alguns desses efeitos:

Efeito Joule. Quando se estabelece uma corrente elétrica através de um condutor sólido, há transformação de energia elétrica em energia térmica (aquecimento). Esse efeito é denominado de efeito Joule e ocorre, por exemplo, nos ferros e chuveiros elétricos.

Efeito luminoso. Esse efeito também resulta de um fenômeno elétrico molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação visível, tal como observamos nas lâmpadas fluorescentes.

Efeito fisiológico. Os impulsos nervosos no corpo humano são transmitidos por estímulos elétricos. Dessa forma, a corrente elétrica no nosso organismo provoca contrações musculares e, dependendo de sua intensidade, pode causar parada cardíaca. Porém, a tensão necessária para produzir uma parada cardíaca é de dezenas de volts, pois o corpo humano é um péssimo condutor quando comparado com os metais, por exemplo.

OBSERVAÇÃO: Normalmente, a resistência elétrica de nossa pele é grande (entre 1,3 MΩ e 3 MΩ ohms) e limita o estabelecimento de uma corrente elétrica caso a tensão aplicada não seja muito grande. Com a pele seca, por exemplo, não tomamos nenhum choque se submetidos à tensão de 12 V, mas se a pele estiver úmida a resistência elétrica cai muito e podemos levar um choque considerável.

Efeito químico. Esse efeito resulta de um fenômeno elétrico molecular, sendo objeto de estudo da eletroquímica. O aproveitamento do efeito químico se dá, por exemplo, nas pilhas, na eletrólise, como também na cromação e niquelação de objetos.

Efeito magnético. Toda corrente elétrica gera ao seu redor um campo magnético. Esse efeito é inerente à corrente elétrica e a sua descoberta consolidou a associação entre a eletricidade e o magnetismo, dando origem ao eletromagnetismo.

Resistores, para que servem?

PROBLEMATIZAÇÃO

Como é bom tomar um banho quente num dia frio de inverno; secar os cabelos com o secador; ir até a cozinha fazer torradas bem quentinhas na torradeira para acompanhar aquele café que acabou de sair da cafeteira elétrica, não é?

Mas espere aí, o que tem nesses aparelhos que ao ligá-los à rede elétrica, emitem calor?

_A resposta para esta pergunta é RESISTOR.

Todos aparelhos que quando conectados a tomada emitem calor, possuem em seu interior algum tipo de resistor.

Um exemplo clássico de resistor é uma lâmpada.

Aliás, para falar sobre o funcionamento da lâmpada vamos assistir um vídeo do meu Amigo Beakman.

_DEIXA COMIGO!!!

VAMOS LÁ!!!

Qual a finalidade de um RESISTOR?

Resistor – É componente elétrico cuja função é transformar energia elétrica em energia térmica (EFEITO JOULE). É utilizado também para limitar a intensidade da corrente em determinados trechos do circuito elétrico.

Espero que a resistência deste forno esteja boa.

Rsrsrs!!!!

RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Resistência elétrica é uma grandeza característica do resistor e mede oposição que seus átomos oferecem à passagem da corrente elétrica.

Sendo assim definimos como resistência R do resistor o quociente da ddp U aplicada pela corrente i que o atravessa.

UR

I

A unidade de resistência

elétrica no SI é o ohm (Ω).

1 ohm é a resistência que um resistor, submetido à ddp de 1V, impõe à passagem de uma corrente de 1ª.

George Ohm nasceu em Erlangen, Alemanha em 1789. Trabalhou em diversos experimentos envolvendo a eletricidade e, na grande maioria, desenvolvia seus próprios equipamentos. Em 1827 estabeleceu a relação conhecida até hoje como a Lei de Ohm, que veremos a seguir. Ohm faleceu em 6 de Julho de 1854 em Munique.

Aplicando uma diferença de potencial U nos extremos de um pedaço de um fio condutor, e mantendo a temperatura do mesmo, notamos que, quase sempre, essa tensão U será proporcional a corrente i.

UR

I

31 2

1 2 3

constanteUU U

Ri i i

APLICAÇÃO:

1) Quando se aplica uma ddp de 12 V num resistor ôhmico, ele é percorrido por uma corrente de 3A. Determine a resistência do resistor e a corrente quando a ele se aplicar uma ddp de 10V.Dados: U= 12 V, i= 3A

Por definição:

Sendo o resistor ôhmico, a sua resistência permanece constante.

Pela Lei de Ohm:

124

3R R

. 10 4. 2,5U R i i i A

UR

I

APLICAÇÃO PRÁTICA:

MATERIAIS NECESSÁRIOS

-RESISTOR DE 470 OHMS

-MULTÍMETRO

-FONTE VARIÁVEL

-PROTOBOARD

ATIVIDADE 01

Preencha as tabelas a seguir colocando um multímetro na posição de Amperímetro e o outro na posição de voltímetro seguindo as orientações do docente.

RESISTOR 470 OHMS

TENSÃO CORRENTE( i )

1,5 V2,0 V2,5 V3,0 V4,5 V

1) Qual a característica de um resistor ôhmico?

2) Há relação nos dados observados de corrente e tensão em algumas das tabelas?

3) Qual dos resistores pode ser considerado um resistor ôhmico? Por quê?

LÂMPADA 10W 12V

TENSÃO CORRENTE ( i )

2,0 V3,0 V6,0 V8,0 V1,0 V

2ª

A resistência de um condutor homogêneo de secção transversal

constante é proporcional ao seu comprimento e da natureza do

material de sua construção, e é inversamente proporcional à área de

sua secção transversal. Em alguns materiais também depende de sua

temperatura.Sendo expressa por:

L

RA

APLICAÇÃO PRÁTICA:

MATERIAIS NECESSÁRIOS:

-MULTÍMETRO

-FONTE VARIÁVEL

-LÁPIS GRAFITE 6B

-RÉGUA

-LED 3V

2ª

ATIVIDADE 02

Calcule o valor de um resistor adequado para acender um led de 3v e 10mA.

Em seguida construa o resistor com um valor mais próximo possível usando

lápis e régua. Após a construção do resistor utilize-o para acender o LED.

TIPOS DE RESISTORES

São divididos em duas categorias, fixos e variáveis:

Resistores fixos:

•São eles: filme carbono, filme metálico, fio, de precisão.

Resistores Variáveis:

Potenciômetro Linear

Potenciômetro Não-Linear

Representação de Resistores

Fig. 1 - Código de resistores

TABELA PARA LEITURA DE RESISTORES

TolerânciaMultiplicador

Algarismo significativo

Algarismo significativo

5 6 0 0 Ω ± 5%

5600 Ω ± 5%

5880 Ω

5320 Ω

5 6 2 Ω± 10%000

562000 Ω 618200Ω

505800Ω

1 7 00Ω ±20%

1700 Ω ± 20%2040Ω

1360Ω

Associação em Série

Associação em Série

A corrente é constante em todos os resistores.A tensão em cada resistor é diferente em relação a tensão total.

U = U1 + U2 + U3

ResistoresIguais

Associação em Paralelo

A tensão dos resistores é a mesma.A corrente se divide em cada resistor.

i = i1 +i2 +i3

Associação em ParaleloCÁLCULO COM DOIS

RESISTORESRESISTORES IGUAIS

Associação em Paralelo

Associação Mista de Resistores

Rp = R/2Req = R/2 + RReq = R + 2 R

2Req = 3R/2

Rp

Rs = R + R = 2RReq = 2R . R

2R + RReq = 2R² 3R

Req = 2R/3

Rs

i

i1

i2

ii1

i2

i

Associação Mista de Resistores

Rs = R + R + R = 3R

Rp = R/2

Req = 3R . R/2 3R + R/2

Req = 3R²/2 7R/2Req = 3R/7

i

i1

i2

i3

i4

Associação Mista de Resistoresii1 i2

i3Rs = 10 + 10 = 20 Ω Rs = 10 + 10 = 20 Ω

1 = 1 + 1 + 1 Req 20 10 20

1 = 1 + 2 + 1 Req 20

4Req = 20 Req = 5 Ω

Associação Mista de Resistores

i

i

i

Curto Circuito

Req = 10 Ω

Associação Mista de Resistores

i

i1

i2

i2Curto

Circuito

Req = R/n = 10/2 Req = 5 Ω

Associação Mista de Resistores

i

i

i

i

ii

i

Os resistores estão em paraleloReq = R/n = R/3

Considere o circuito abaixo.Calcule as intensidades das correntes i, i1 e i2.

Resistências em paralelo:Rp = 12 . 6 Rp = 72 = 4 Ω 12 + 6 18Resistência equivalente:Req = 4 + 8 = 12 Ω

Corrente (i)U = Req . i24 = 12 . i i = 2 ADeterminar a tensão nos resistores em paralelo:U´ = 4 . 2 = 8 V

Corrente (i1):U´ = R1 . i1 8 = 6 . i1 i1 = 4/3 ACorrente (i2):U´= R2 . i2

8 = 12 . i2 i2 = 2/3 A

Rp