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Resistor

Angelo Luis Ferreira | 08/07/2016 Acessos: 6.266

Descrição

Resistor é um componente eletrônico passivo que limita o fluxo de corrente elétrica em um circuito. Ele é geralmente usado para ajustar a corrente que flui para outros componentes, como LEDs, transistores e circuitos integrados, protegendo-os de danos causados por correntes muito altas.

Os resistores são caracterizados por sua resistência elétrica, medida em ohms (Ω), e pela potência máxima que podem dissipar sem danos, medida em watts (W). Existem resistores de diferentes valores de resistência e potência, sendo os resistores de filme de carbono e de filme metálico os mais comuns.

Simbologia

Abaixo, temos a representação simbólica e esquemática de um Resistor.

Resistores ôhmicos e não-ôhmicos

Resistores Ôhmicos: São aqueles que seguem a Lei de Ohm, ou seja, a corrente que passa por eles é diretamente proporcional à tensão aplicada, mantendo-se a resistência elétrica constante (linear).

Resistores Ôhmicos Reais: 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 abaixo.

Esses resistores, portanto, têm um valor de resistência fixo em uma faixa específica de tensão e corrente e podem ser considerados resistores ôhmicos na maioria das aplicações. A maioria dos resistores comuns, como os de filme de carbono e de filme metálico, se enquadra nessa categoria.

Resistores Não-Ôhmicos: São resistores cuja resistência não é constante e varia de acordo com a tensão, corrente ou temperatura. Esses resistores não seguem estritamente a Lei de Ohm. Um exemplo comum de resistor não-ôhmico é o resistor de lâmpada incandescente, cuja resistência aumenta significativamente com o aumento da temperatura. Outros exemplos incluem dispositivos semicondutores como diodos e transistores, cuja resistência varia com a tensão e a corrente.

Características do Resistor Ôhmico

1. Resistência Elétrica (R) - Lei de Ohm

De acordo com a Lei de Ohm, a resistência elétrica é uma propriedade dos materiais que dificulta a passagem da corrente elétrica. Essa resistência é representada pela letra "R" e é medida em ohms (Ω).

A primeira Lei de Ohm afirma que a corrente elétrica (i) que passa por um condutor é diretamente proporcional à tensão (U) aplicada entre seus extremos, e inversamente proporcional à sua resistência (R). Matematicamente, isso é expresso pela fórmula:

Onde:

i a corrente elétrica em ampères (A)
é a tensão elétrica em volts (V)
é a resistência elétrica em ohms (Ω)

Essa relação significa que, para um material com resistência constante, se a tensão aplicada aumentar, a corrente também aumentará, e vice-versa. A resistência elétrica depende do material e das dimensões do condutor, sendo influenciada pela temperatura e pelas características do material condutor.

2. Potência Nominal (P):

A potência nominal (P) de um resistor está diretamente relacionada à quantidade máxima de calor que ele pode dissipar sem se danificar. É medida em watts (W). Resistores comuns têm potências nominais que variam de 1/8 W a 5 W ou mais.

Obs.: A dissipação em um resistor se refere à conversão de energia elétrica em energia térmica quando uma corrente elétrica passa através dele.

A potência nominal é especificada pelo fabricante e geralmente pode ser identificada pelo tamanho e espessura do componente.

A potência nominal de um resistor é importante porque quando uma corrente elétrica passa por ele, ele gera calor devido à resistência elétrica do material. Se essa corrente for muito alta, o resistor pode superaquecer e até mesmo queimar. Portanto, é essencial escolher um resistor com uma potência nominal adequada para a aplicação.

A potência nominal de um resistor é influenciada pela temperatura ambiente. Se um resistor estiver operando em um ambiente com temperatura muito alta, sua capacidade de dissipar calor pode ser reduzida, o que pode levar a danos ou falhas.

Portanto, ao escolher um resistor, é importante considerar a temperatura ambiente em que ele será utilizado e garantir que sua potência nominal seja adequada para a aplicação e condições de operação.

3. Potência Derivada (dissipação)

A potência derivada em resistores é um conceito importante relacionado à dissipação de calor. Quando uma corrente elétrica passa por um resistor, ele converte parte da energia elétrica em calor devido à resistência elétrica do material. A potência derivada é a potência elétrica convertida em calor no resistor.

Portanto, a dissipação em um resistor se refere à conversão de energia elétrica em energia térmica quando uma corrente elétrica passa através dele.

A potência dissipada ou potência derivada em um resistor é calculada pelo produto da corrente que passa por ele ao quadrado multiplicado pela sua resistência, conforme afirma a Lei de Joule.

(A Lei de Joule, formulada por James Prescott Joule em 1840, descreve a quantidade de calor produzida pela corrente elétrica que passa por um condutor resistivo, como um resistor.)

Portanto, a potência derivada é calculada pela fórmula:

Onde:

$P$ é a potência derivada em watts (W).
é a corrente elétrica em ampères (A) que passa pelo resistor.
é a resistência elétrica em ohms (Ω) do resistor.
U é a tensão elétrica em volts (V) do circuito.

A potência derivada é importante porque determina a quantidade de calor que o resistor pode dissipar de forma segura sem se danificar. Se a potência derivada exceder a potência nominal do resistor, ele pode superaquecer e falhar.

A potência derivada também influencia na escolha do resistor para uma determinada aplicação. Ao selecionar um resistor, é necessário garantir que sua potência nominal seja igual ou superior à potência derivada esperada na aplicação. Isso evita danos ao resistor e garante a operação segura do circuito.

A relação entre a potência derivada e a potência nominal dos resistores é crucial para garantir a operação segura do circuito. A potência nominal de um resistor é a máxima potência que ele pode dissipar de forma contínua sem se danificar. Por outro lado, a potência derivada é a potência real que o resistor está dissipando quando uma corrente elétrica passa por ele.

Por exemplo, se você tem um resistor com potência nominal definida pelo fabricante de 1/4 de watt (0,25 watts) e a potência derivada esperada é de 0,15 watts, esse resistor seria adequado para a aplicação, pois sua potência nominal é maior do que a potência derivada esperada.

4. Tipos de Construção

Tipo de Construção: Os resistores podem ter diferentes tipos de construção, como filme de carbono, filme metálico, fio enrolado, entre outros. Cada tipo tem suas características de desempenho e aplicação. A seguir, estão os principais tipos de resistores ôhmicos com valores fixos mais utilizados atualmente:

1. Resistores de Filme de Carbono: São os mais comuns e baratos encontrados no mercado, e são imprescindivelmente utilizados em sua grande maioria no s circuitos eletrônicos. Consistem em um cilindro de cerâmica com uma fina camada de carbono em espiral no seu interior. São adequados para aplicações de baixa potência e possuem uma precisão moderada (5 a 10%).

1.1. Segue abaixo imagem do resistor de filme de carbono mais utilizados:

2. Resistores de Filme Metálico (Metal Film): Possuem uma camada de metal (geralmente níquel-cromo) sobre um cilindro de cerâmica. São mais estáveis em relação à temperatura e têm uma precisão melhor do que os resistores de filme de carbono. Geralmente possuem tolerâncias menores que 5%. Esse tipo de resistor tende a custar menos que os outros, tem pequenas dimensões e produz menos ruídos.

2.1. Abaixo imagem do resistor de filme metálico mais utilizados:

3. Resistores de Fio: São feitos enrolando um fio resistivo em torno de um núcleo cerâmico. São capazes de lidar com altas potências e têm uma precisão muito boa, mas são menos comuns e mais caros.

3.1. Abaixo exemplo de um resistor de fio:

Obs.: Os resistores de baixa potência podem dissipar calor numa faixa de potência de 1/8 a 3W enquanto que os de fio podem ter dissipações na faixa de 5 a 200W.

Cada tipo de resistor tem suas próprias características de desempenho em termos de tolerância, coeficiente de temperatura, potência nominal e estabilidade. A escolha do tipo de resistor depende das exigências específicas do circuito em que será utilizado.

Especificações dos Resistores Ôhmicos

Um resistor ôhmico comum pode ser identificado por suas características físicas e marcações. Aqui estão algumas dicas para identificar um resistor:

Código de Cores: Para identificar o valor da resistência elétrica e tolerâncias em resistores comuns, é utilizado um código de cores. As cores representam os dígitos significativos, multiplicador e tolerância da resistência.

A tabela abaixo identifica os valores dos resistores através das cores das faixas. Utilize a tabela para resistores de 4 faixas e resistores de 5 faixas.

Dica: Você poderá utilizar a calculadora para código de cores do site https://br.mouser.com para determinar o valor de um resistor, facilitando a identificação.

Valor da resistência elétrica: Indica a resistência elétrica do componente, medida em ohms (Ω) e é identificada pelo código de cores. É recomendável sempre que possível, utilizar um multímetro para confirmar o valor do componente, levando em conta sua tolerância indicada.

Tolerância: A tolerância de um resistor identificada pelo código de cores indica o quão próximo o valor real da resistência pode estar do valor nominal. Por exemplo, um resistor de 220Ω com uma tolerância de 5% pode ter uma resistência real entre 209Ω e 231Ω.

Potência Nominal: O tamanho e o material de que é feito o resistor determinam a quantidade de calor que ele pode transferir para o meio ambiente sem se queimar. A potência nominal é medida em watts e é normalmente especificada pelo fabricante.

Nos resistores de filme de carbono, a dissipação está diretamente relacionada com o tamanho físico do corpo cerâmico e da espessura da camada de carbono depositada. Abaixo temos uma figura com o tamanho relativo dos resistores de carbono modernos:

Nos resistores de filme metálico (metal film) tem uma ligeira vantagem sobre os resistores de carbono por terem uma dissipação maior para o mesmo tamanho do corpo.

Por exemplo: Um resistor de filme metálico de 3W tem o mesmo tamanho que um resistor de carbono de 1/2W. Um resistor de 2W de filme metálico tem o mesmo tamanho que um resistor de 1/4W de carbono, e um resistor de 1W de filme metálico tem o mesmo tamanho que um resistor de 1/8W de carbono.

Embora em projetos de baixa tensão (9V ou menor) resistores de 1/4W sejam adequados, é sempre recomendável verificar se a potência nominal (indicada pelo fabricante) é menor que a potência dissipada (calculada) para evitar danos ao componente.

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 conectados em sequência. Nessa configuração, a corrente elétrica total sofre uma redução em sua intensidade, porém a corrente elétrica que percorre cada um dos resistores é a mesma. A fórmula a seguir é usada para calcular a resistência equivalente da associação em série:

Associação em paralelo

Quando os resistores são ligados em paralelo, eles são submetidos ao mesmo potencial elétrico. Nessa configuração, a corrente elétrica que passa por cada resistor varia de acordo com sua resistência individual. Ao contrário da associação em série, onde a resistência total é a soma das resistências individuais, a resistência equivalente de resistores em paralelo é menor que a menor resistência presente no circuito.

Como testar resistores

Para testar um resistor, o melhor é usar um multímetro que é um instrumento que, entre outras coisas, mede resistência elétrica. Para isso, siga estes passos:

Desligue a alimentação: Se o resistor estiver em um circuito, certifique-se de que a alimentação está desligada.
Selecione a escala de resistência no multímetro: Gire a chave seletora do multímetro para a escala de resistência. Escolha uma escala que seja maior do que a resistência esperada do resistor. Por exemplo, se você espera que o resistor tenha uma resistência de 1 kΩ, escolha uma escala maior, como 10 kΩ.
Conecte as pontas do multímetro ao resistor: Se o resistor estiver solto, conecte uma ponta de prova em cada terminal do resistor. Se estiver em um circuito, remova um dos terminais do resistor do circuito e conecte as pontas de prova do multímetro aos terminais do resistor.
Leia o valor da resistência: O multímetro exibirá o valor da resistência do resistor. Se estiver dentro da tolerância especificada (geralmente 5% para resistores comuns de filme de carbono), o resistor está em boas condições.

Atenção: Se o resistor apresentar problemas, ele pode ter uma resistência muito alta (aberto) ou muito baixa (curto-circuito). Nestes casos, substitua o resistor por um novo.

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