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8º ano · Ciências
A energia · Os circuitos elétricos

A lei de Ohm

Você já sabe que a tensão da pilha "empurra" as cargas, que a resistência "freia" e que a corrente é o que circula. Essas três grandezas estão ligadas por uma fórmula tão útil que tem nome próprio: a lei de Ohm. Vamos descobrir como ela funciona e por que um LED de brinquedo queima se for ligado direto na pilha.

Neste material usamos $U$ para a tensão e $i$ para a corrente. Em alguns livros você verá $V$ e $I$: é a mesma coisa.

A fórmula: U = R · i

No laboratório, ligamos um fio metálico a várias pilhas e anotamos: com $1{,}5\ \text{V}$ passam $0{,}25\ \text{A}$; com $3\ \text{V}$, $0{,}50\ \text{A}$; com $4{,}5\ \text{V}$, $0{,}75\ \text{A}$. Ao dividir cada tensão pela sua corrente, o resultado é sempre $6$. Que regra relaciona o "empurrão" da pilha com a corrente que consegue circular?

Medidas do laboratório: tensão em função da corrente. Os três pontos estão sobre uma reta que passa pela origem e U dividido por i vale sempre 6 Ω. i (A) U (V) 0,250,50,75 1,534,5 1,5 / 0,25 = 3 / 0,50 = 4,5 / 0,75 = 6 inclinação da reta: R = 6 Ω

Da mesma igualdade tiramos as outras duas grandezas:

$$i = \frac{U}{R} \qquad\qquad R = \frac{U}{i}$$
Pratica★☆☆Por começar
Escreva a fórmula da lei de Ohm e indique a grandeza que cada letra representa, indicando a unidade em que cada uma é medida.

Escreva a fórmula da lei de Ohm e indique a grandeza que cada letra representa, indicando a unidade em que cada uma é medida.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Por uma resistência de $5\ \Omega$ circula uma corrente de $2\ \text{A}$. Qual é a tensão entre os seus terminais?

Por uma resistência de $5\ \Omega$ circula uma corrente de $2\ \text{A}$. Qual é a tensão entre os seus terminais?

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Pratica★☆☆Por começar
Uma lâmpada de $6\ \Omega$ é ligada a uma pilha de $12\ \text{V}$. Qual é a intensidade da corrente que a atravessa?

Uma lâmpada de $6\ \Omega$ é ligada a uma pilha de $12\ \text{V}$. Qual é a intensidade da corrente que a atravessa?

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Calcular tensão, corrente ou resistência

Conforme o dado que falta, usamos uma das três formas da fórmula. Mexa nos controles do interativo e observe como a corrente muda.

Pratica★☆☆Por começar
Ao ligar o motor de um barco de brinquedo a uma pilha de $9\ \text{V}$, passa por ele uma corrente de $3\ \text{A}$. Qual é a resistência do motor?

Ao ligar o motor de um barco de brinquedo a uma pilha de $9\ \text{V}$, passa por ele uma corrente de $3\ \text{A}$. Qual é a resistência do motor?

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Uma lâmpada de $300\ \Omega$ é ligada a uma pilha de $9\ \text{V}$. Calcule a intensidade da corrente que a atravessa e expresse o resultado em ampères e em miliampères.

Uma lâmpada de $300\ \Omega$ é ligada a uma pilha de $9\ \text{V}$. Calcule a intensidade da corrente que a atravessa e expresse o resultado em ampères e em miliampères.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Pela cigarra de uma campainha, ligada a $4,5\ \text{V}$, circulam $300\ \text{mA}$. a) Expresse essa intensidade da corrente em ampères. b) Calcule a resistência da…

Pela cigarra de uma campainha, ligada a $4,5\ \text{V}$, circulam $300\ \text{mA}$.

  1. a) Expresse essa intensidade da corrente em ampères.
  2. b) Calcule a resistência da campainha.
Resolver

E se eu mudar a tensão ou a resistência?

Pratica★★☆Por começar
Um circuito tem uma pilha de $6\ \text{V}$ e um resistor de $3\ \Omega$. a) Calcule a intensidade da corrente que circula. b) Se substituirmos o resistor por um de…

Um circuito tem uma pilha de $6\ \text{V}$ e um resistor de $3\ \Omega$.

  1. a) Calcule a intensidade da corrente que circula.
  2. b) Se substituirmos o resistor por um de $6\ \Omega$, qual é agora a intensidade da corrente?
  3. c) Explique o que acontece com a corrente quando a resistência dobra, mantendo a mesma pilha.
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Pratica★★☆Por começar
Com uma pilha de $5\ \text{V}$ ligada a uma resistência de $10\ \Omega$ circula uma certa corrente. a) Calcule-a. b) Qual intensidade de corrente circularia com uma…

Com uma pilha de $5\ \text{V}$ ligada a uma resistência de $10\ \Omega$ circula uma certa corrente.

  1. a) Calcule-a.
  2. b) Qual intensidade de corrente circularia com uma pilha de $10\ \text{V}$ e a mesma resistência?
  3. c) De que forma varia a corrente ao duplicar a tensão? Relacione isso com a lei de Ohm.
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Pratica★★☆Por começar
Queremos que por uma lâmpada de $10\ \Omega$ circulem $1,2\ \text{A}$. a) Que tensão é necessário aplicar a ela? b) Se tivermos apenas uma pilha de $6\ \text{V}$, que…

Queremos que por uma lâmpada de $10\ \Omega$ circulem $1,2\ \text{A}$.

  1. a) Que tensão é necessário aplicar a ela?
  2. b) Se tivermos apenas uma pilha de $6\ \text{V}$, que resistência a lâmpada deveria ter para que passasse essa mesma corrente?
Resolver
Pratica★★☆Por começar
Duas lâmpadas, uma de $45\ \Omega$ e outra de $90\ \Omega$, são ligadas separadamente à mesma pilha de $9\ \text{V}$. a) Calcule a intensidade da corrente que atravessa…

Duas lâmpadas, uma de $45\ \Omega$ e outra de $90\ \Omega$, são ligadas separadamente à mesma pilha de $9\ \text{V}$.

  1. a) Calcule a intensidade da corrente que atravessa cada uma.
  2. b) Qual brilha mais? Justifique a resposta relacionando resistência e corrente.
Resolver
Pratica★★★Por começar
A Andrea diz: «Se duplicarmos a tensão, a intensidade da corrente também duplica». O Bruno responde: «Não, fica reduzida à metade». a) Quem tem razão se a resistência…

A Andrea diz: «Se duplicarmos a tensão, a intensidade da corrente também duplica». O Bruno responde: «Não, fica reduzida à metade».

  1. a) Quem tem razão se a resistência não mudar?
  2. b) Verifique calculando a intensidade da corrente que atravessa uma resistência de $8\ \Omega$ com $8\ \text{V}$ e com $16\ \text{V}$.
  3. c) Escreva uma frase que resuma a relação entre tensão e intensidade da corrente de acordo com a lei de Ohm.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Com uma pilha de $9\ \text{V}$ medimos a corrente para várias resistências: com $3\ \Omega$ passam $3\ \text{A}$; com $9\ \Omega$, $1\ \text{A}$; e com $18\ \Omega$,…

Com uma pilha de $9\ \text{V}$ medimos a corrente para várias resistências: com $3\ \Omega$ passam $3\ \text{A}$; com $9\ \Omega$, $1\ \text{A}$; e com $18\ \Omega$, $0,5\ \text{A}$.

  1. a) Verifique se as três medições cumprem a lei de Ohm.
  2. b) Preveja a intensidade da corrente para uma resistência de $45\ \Omega$.
  3. c) Qual resistência seria necessário ligar para que circulassem $0,1\ \text{A}$?
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A analogia hidráulica

Uma boa forma de enxergar a lei de Ohm é pensar em água em canos: a altura do reservatório é a tensão, a vazão é a corrente e o estreitamento do cano é a resistência.

  • Estreitar o cano (mais resistência) diminui a vazão, se a altura for a mesma.

  • Subir o reservatório (mais tensão) aumenta a vazão.

Para recuperar a vazão depois de estreitar o cano, é preciso subir o reservatório, isto é, usar uma pilha de maior tensão.

Pratica★★☆Por começar
Um carregador USB fornece $5\ \text{V}$ e alimenta um acessório de $250\ \Omega$. Calcule a corrente que ele fornece e expresse-a em amperes e em miliamperes.

Um carregador USB fornece $5\ \text{V}$ e alimenta um acessório de $250\ \Omega$. Calcule a corrente que ele fornece e expresse-a em amperes e em miliamperes.

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Pratica★★☆Por começar
Um resistor de $9\ \Omega$ precisa ser atravessado por $0,5\ \text{A}$ para funcionar corretamente. a) Que tensão é necessário aplicar nele? b) Uma pilha de lanterna…

Um resistor de $9\ \Omega$ precisa ser atravessado por $0,5\ \text{A}$ para funcionar corretamente.

  1. a) Que tensão é necessário aplicar nele?
  2. b) Uma pilha de lanterna (3R12) de $4,5\ \text{V}$ serve? Justifique com os cálculos.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Use a analogia hidráulica (altura do reservatório = tensão, vazão = intensidade da corrente, estreitamento do cano = resistência): a) Explique por que, ao aumentar a…

Use a analogia hidráulica (altura do reservatório = tensão, vazão = intensidade da corrente, estreitamento do cano = resistência):

  1. a) Explique por que, ao aumentar a resistência de um circuito, a corrente diminui se a tensão não se alterar.
  2. b) Verifique com números: calcule a intensidade da corrente para uma pilha de $12\ \text{V}$ com resistências de $6\ \Omega$ e de $12\ \Omega$.
  3. c) Após «estreitar o cano», o que você poderia fazer com o «reservatório» para recuperar a vazão inicial? A que isso equivale no circuito?
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Resistências que não obedecem à lei de Ohm

Se repetirmos as medições com o filamento de uma lâmpada incandescente, veremos que, ao passar de $3\ \text{V}$ para $6\ \text{V}$, a corrente não dobra: sobe bem menos. Por que a relação entre tensão e corrente deixa de ser constante em alguns dispositivos?

Gráfico de corrente em função da tensão: reta de um resistor ôhmico e curva de uma lâmpada incandescente, que achata com o aumento da tensão corrente i (A) tensão U (V) 0 resistor: reta i proporcional a U lâmpada: curva a resistência aumenta
Pratica★★★Por começar
Medimos a corrente que atravessa um resistor aplicando diferentes tensões, como indicado no gráfico: com $2\ \text{V}$ passam $0,5\ \text{A}$; com $4\ \text{V}$,…

Medimos a corrente que atravessa um resistor aplicando diferentes tensões, como indicado no gráfico: com $2\ \text{V}$ passam $0,5\ \text{A}$; com $4\ \text{V}$, $1\ \text{A}$; e com $6\ \text{V}$, $1,5\ \text{A}$.

2468 0,511,5 Tensão (V)Corrente (A) R = ?
  1. a) Calcule o valor da resistência em cada medição.
  2. b) O que você conclui?
  3. c) Preveja a intensidade da corrente que mediremos se aplicarmos $12\ \text{V}$.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Em um experimento com uma lâmpada de filamento, você obtém, como mostra o gráfico: com $2\ \text{V}$ passam $0,5\ \text{A}$; com $4\ \text{V}$, $0,8\ \text{A}$; e com…

Em um experimento com uma lâmpada de filamento, você obtém, como mostra o gráfico: com $2\ \text{V}$ passam $0,5\ \text{A}$; com $4\ \text{V}$, $0,8\ \text{A}$; e com $6\ \text{V}$, $1\ \text{A}$.

Gráfico da intensidade em função da tensão numa lâmpada de filamento 2 4 6 8 0,5 1 1,5 Tensão (V) Intensidade (A)
  1. a) Calcule a resistência aparente da lâmpada em cada caso.
  2. b) A lâmpada obedece à lei de Ohm, ou seja, mantém constante a sua resistência?
  3. c) Sabendo que o filamento fica incandescente ao brilhar, proponha uma explicação para o que foi observado.
Resolver

Protegendo um circuito com um resistor

Esquema de um circuito em série com uma pilha, um resistor de proteção e um LED, com o sentido convencional da corrente resistor de proteção R pilha + − LED sentido convencional da corrente i

Voltando ao começo: a regra que liga o empurrão da pilha à corrente é a lei de Ohm, $U = R \cdot i$, e é ela que nos diz qual resistor usar para proteger o LED.

Pratica★★★Por começar
O fio de uma maquete funde se por ele circularem mais de $2\ \text{A}$, e nós a alimentamos com uma pilha de $12\ \text{V}$. a) Que resistência mínima deve ter o…

O fio de uma maquete funde se por ele circularem mais de $2\ \text{A}$, e nós a alimentamos com uma pilha de $12\ \text{V}$.

  1. a) Que resistência mínima deve ter o circuito para que o fio não se funda?
  2. b) O que acontece se colocarmos uma resistência de $4\ \Omega$? Justifique com os cálculos.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Um LED de brinquedo suporta no máximo $0,02\ \text{A}$; se passar mais corrente, queima. Nós o ligamos a uma pilha de $9\ \text{V}$ com um resistor de proteção no mesmo…

Um LED de brinquedo suporta no máximo $0,02\ \text{A}$; se passar mais corrente, queima. Nós o ligamos a uma pilha de $9\ \text{V}$ com um resistor de proteção no mesmo circuito, como mostra a figura.

9 VR = ?LED
  1. a) Qual deve ser o valor mínimo dessa resistência?
  2. b) O que aconteceria se ligássemos o LED diretamente à pilha, sem resistor? Explique usando a lei de Ohm.
Resolver

Resumo

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