O que diz a lei de Ohm
A lei de Ohm relaciona três grandezas de um circuito:
- Tensão (V), em volts: a "pressão" que a fonte faz para empurrar as cargas.
- Corrente (I), em ampères: quanta carga passa por segundo.
- Resistência (R), em ohms (Ω): o quanto o material dificulta a passagem.
A relação é V = R · I. Isolando cada grandeza:
- I = V / R: mais tensão, mais corrente; mais resistência, menos corrente.
- R = V / I
- V = R · I
No laboratório acima, mexa só na tensão: a corrente cresce na mesma proporção (dobrou a tensão, dobrou a corrente). Agora mexa só na resistência: a corrente cai.
Potência: quanto o resistor esquenta
A potência é a energia por segundo que o resistor transforma em calor, em watts:
- P = V · I
- P = V² / R (trocando I por V / R)
- P = R · I² (trocando V por R · I)
Repare no quadrado: com a mesma resistência, dobrar a tensão quadruplica a potência. É por isso que o resistor do laboratório passa de cinza para vermelho tão rápido quando a tensão sobe.
O gráfico V × I
Num resistor comum (chamado ôhmico), a corrente é proporcional à tensão: o gráfico de I em função de V é uma reta que passa pela origem, com inclinação 1 / R. Resistência baixa deixa a reta mais inclinada; resistência alta, mais deitada. O ponto vermelho é o ponto de operação: a tensão e a corrente do circuito agora.
Nem todo componente é ôhmico. O filamento de uma lâmpada incandescente aumenta a resistência quando esquenta, e o gráfico vira uma curva. Diodos e LEDs quase não conduzem até uma certa tensão e depois conduzem muito, por isso o LED precisa de um resistor em série.
Sentido da corrente
Os pontos do circuito andam no sentido convencional: saem do polo + da fonte, passam pela carga e voltam ao polo −. Os elétrons, na verdade, andam no sentido contrário; a convenção é anterior à descoberta do elétron e continua sendo usada nos diagramas. A velocidade dos pontos é só ilustrativa: os elétrons num fio andam devagar (frações de milímetro por segundo), mas o efeito chega quase instantaneamente a todo o circuito.
Exemplos resolvidos
Chuveiro de 5.500 W em 220 V I = P / V = 5.500 / 220 = 25 A. R = V² / P = 220² / 5.500 = 48.400 / 5.500 = 8,8 Ω.
Resistor para um LED Fonte de 5 V, LED vermelho de cerca de 2 V e corrente de 20 mA (0,02 A). O resistor fica com o resto da tensão: 5 − 2 = 3 V. R = 3 / 0,02 = 150 Ω. Potência no resistor: P = 3 × 0,02 = 0,06 W, folgado para um resistor de 1/4 W.
Resistor de 100 Ω em 12 V I = 12 / 100 = 0,12 A = 120 mA. P = 12 × 0,12 = 1,44 W: um resistor comum de 1/4 W queimaria. Seria preciso um de 2 W ou mais.
Limitações
- A lei de Ohm, como está aqui, vale para corrente contínua e para corrente alternada em cargas resistivas (chuveiro, aquecedor, ferro de passar).
- Motores, reatores e transformadores têm impedância e fator de potência: em CA, a corrente e a tensão ficam defasadas. Veja a calculadora de fator de potência.
- A resistência de um condutor muda com a temperatura; o laboratório supõe resistência constante.
Perguntas frequentes
Qual a fórmula da lei de Ohm? V = R · I: tensão (V) é igual à resistência (Ω) vezes a corrente (A).
Como calcular a corrente sabendo a potência e a tensão? I = P / V. Um aparelho de 1.100 W em 220 V puxa 1.100 / 220 = 5 A. Na calculadora acima, preencha V e P.
Como calcular a resistência? R = V / I, ou R = V² / P se você souber a potência. Um aquecedor de 1.100 W em 220 V tem 220² / 1.100 = 44 Ω.
Por que o fio esquenta mais com mais corrente? Porque a potência perdida no fio é P = R · I²: dobrar a corrente quadruplica o calor. É o motivo de a bitola do cabo depender da corrente; veja a calculadora de cabos.
Qual a diferença entre a primeira e a segunda lei de Ohm? A primeira é V = R · I (esta página). A segunda diz de que depende a resistência de um fio: R = ρ · L / A (resistividade do material, comprimento e área da seção).
Para ler o valor de um resistor pelas cores, use o código de cores de resistores. Para saber quanto um aparelho gasta por mês, veja o consumo de energia.