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9.º ano · Ciências Físico-Químicas
A energia · Os circuitos elétricos

A lei de Ohm

Já sabes que a tensão da pilha «empurra» as cargas, que a resistência as trava e que a intensidade da corrente é o que circula. Mas as três grandezas estão ligadas por uma fórmula tão útil que tem nome próprio: a lei de Ohm. Com ela, saberás por que razão o LED de um brinquedo precisa de uma resistência para não queimar.

A fórmula: U = R · I

No laboratório da escola, a Matilde ligou um fio metálico a várias pilhas e registou: com $1{,}5\ \text{V}$ passam $0{,}25\ \text{A}$; com $3\ \text{V}$ passam $0{,}50\ \text{A}$; com $4{,}5\ \text{V}$ passam $0{,}75\ \text{A}$. Ao dividir cada tensão pela respetiva corrente, obteve sempre $6$. Que regra relaciona o «empurrão» da pilha com a corrente que consegue circular?

Medições da Matilde: tensão em função da intensidade da corrente. Os três pontos estão numa reta que passa na origem e U / I vale sempre 6 Ω. I (A) U (V) 0,25 0,5 0,75 1,534,5 1,5 / 0,25 = 63 / 0,50 = 64,5 / 0,75 = 6 declive da reta: R = 6 Ω

Os pontos ficam alinhados numa reta que passa na origem: tensão e corrente são diretamente proporcionais, e a constante de proporcionalidade é a resistência.

Da mesma igualdade podem isolar-se as outras duas grandezas:

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

Escreve a fórmula da lei de Ohm e indica 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 $2\ \text{A}$. Que tensão existe entre os seus terminais?

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

Resolver
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?

Resolver

Calcular tensão, intensidade ou resistência

Consoante o dado que falta, usa uma das três formas da fórmula. Mexe nos seletores do interativo e repara no que acontece ao amperímetro e ao voltímetro.

Pratica★☆☆Por começar
Ao ligar o motor de um barco de brincar 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 brincar 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
A lâmpada de uma lanterna tem uma resistência de $9\ \Omega$ e está ligada a uma pilha de $4,5\ \text{V}$. Que intensidade da corrente passa por ela?

A lâmpada de uma lanterna tem uma resistência de $9\ \Omega$ e está ligada a uma pilha de $4,5\ \text{V}$. Que intensidade da corrente passa por ela?

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

Uma lâmpada de $300\ \Omega$ é ligada a uma pilha de $9\ \text{V}$. Calcula a intensidade da corrente que a atravessa e exprime o resultado em amperes e em miliamperes.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Pelo zumbidor de uma campainha, ligado a $4,5\ \text{V}$, circulam $300\ \text{mA}$. a) Exprime essa intensidade da corrente em amperes. b) Calcula a resistência do…

Pelo zumbidor de uma campainha, ligado a $4,5\ \text{V}$, circulam $300\ \text{mA}$.

  1. a) Exprime essa intensidade da corrente em amperes.
  2. b) Calcula a resistência do zumbidor.
Resolver

E se mudar a tensão ou a resistência?

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

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

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

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

  1. a) Calcula-a.
  2. b) Que intensidade da 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? Relaciona-o com a lei de Ohm.
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) Calcula 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) Calcula a intensidade da corrente que atravessa cada uma.
  2. b) Qual brilha mais? Justifica a resposta relacionando resistência e corrente.
Resolver
Pratica★★★Por começar
A Andreia diz: «Se duplicarmos a tensão, a intensidade da corrente também duplica». O Bruno responde: «Não, fica reduzida a metade». a) Quem tem razão se a resistência…

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

  1. a) Quem tem razão se a resistência não mudar?
  2. b) Verifica calculando a intensidade da corrente que atravessa uma resistência de $8\ \Omega$ com $8\ \text{V}$ e com $16\ \text{V}$.
  3. c) Escreve uma frase que resuma a relação entre tensão e intensidade da corrente de acordo com a lei de Ohm.
Resolver

Medir a resistência em gráficos e analogias

Nem sempre os dados vêm numa fórmula: também aparecem em tabelas ou gráficos $U$-$I$. Para saber se um condutor cumpre a lei de Ohm, calcula $U/I$ em cada medição. Se der sempre o mesmo valor, a resistência é constante e o gráfico é uma reta que passa na origem.

A analogia hidráulica ajuda a perceber porquê: a tensão é a altura do depósito de água, a intensidade da corrente é o caudal e a resistência é um estreitamento da tubagem. Com o mesmo depósito, um estreitamento maior dá menos caudal. Para recuperar o caudal, sobes o depósito, isto é, aumentas a tensão.

Pratica★★☆Por começar
Queremos que por uma lâmpada de $10\ \Omega$ circulem $1,2\ \text{A}$. a) Que tensão é necessário aplicar-lhe? 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-lhe?
  2. b) Se tivermos apenas uma pilha de $6\ \text{V}$, que resistência deveria ter a lâmpada para que passasse essa mesma corrente?
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) Verifica se as três medições cumprem a lei de Ohm.
  2. b) Prevê a intensidade da corrente para uma resistência de $45\ \Omega$.
  3. c) Que resistência seria necessário ligar para que passassem $0,1\ \text{A}$?
Resolver
Pratica★★★Por começar
Usa a analogia hidráulica (altura do depósito = tensão, caudal = intensidade da corrente, estreitamento da tubagem = resistência): a) Explica por que razão, ao aumentar…

Usa a analogia hidráulica (altura do depósito = tensão, caudal = intensidade da corrente, estreitamento da tubagem = resistência):

  1. a) Explica por que razão, ao aumentar a resistência de um circuito, a corrente diminui se a tensão não se alterar.
  2. b) Verifica com números: calcula a intensidade da corrente para uma pilha de $12\ \text{V}$ com resistências de $6\ \Omega$ e de $12\ \Omega$.
  3. c) Após «estreitar a tubagem», o que poderias fazer com o «depósito» para recuperar o caudal inicial? A que equivale isso no circuito?
Resolver

Condutores que não cumprem a lei de Ohm

Se repetires as medições com o filamento de uma lâmpada incandescente, descobres que, ao duplicar a tensão de $3\ \text{V}$ para $6\ \text{V}$, a corrente não duplica: sobe bastante menos. Porque deixa de ser constante a relação entre tensão e corrente em alguns dispositivos?

Gráfico da corrente em função da tensão que compara a reta de uma resistência óhmica com a curva de uma lâmpada incandescente, que achata quando a tensão aumenta intensidade I (A) tensão U (V) 0 resistência óhmica: reta I proporcional a U lâmpada: curva-se a resistência aumenta
Pratica★★★Por começar
Medimos a corrente que atravessa uma resistência aplicando diferentes tensões, como se indica no gráfico: com $2\ \text{V}$ passam $0,5\ \text{A}$; com $4\ \text{V}$,…

Medimos a corrente que atravessa uma resistência aplicando diferentes tensões, como se indica 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)Intensidade (A) R = ?
  1. a) Calcula o valor da resistência em cada medição.
  2. b) Que concluis?
  3. c) Prevê a intensidade da corrente que mediremos se aplicarmos $12\ \text{V}$.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Numa experiência com uma lâmpada de filamento obténs, como mostra o gráfico: com $2\ \text{V}$ passam $0,5\ \text{A}$; com $4\ \text{V}$, $0,8\ \text{A}$; e com…

Numa experiência com uma lâmpada de filamento obténs, 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) Calcula a resistência aparente da lâmpada em cada caso.
  2. b) A lâmpada cumpre a lei de Ohm, ou seja, mantém constante a sua resistência?
  3. c) Sabendo que o filamento fica em brasa ao brilhar, propõe uma explicação para o que foi observado.
Resolver

Proteger um circuito com uma resistência

Esquema de um circuito em série com uma pilha, uma resistência de proteção e um díodo LED, com o sentido convencional da corrente resistência de proteção R pilha + − LED sentido convencional da corrente I
Pratica★★☆Por começar
Um carregador USB fornece $5\ \text{V}$ e alimenta um acessório de $250\ \Omega$. Calcula a corrente que fornece e exprime-a em ampères e em miliampères.

Um carregador USB fornece $5\ \text{V}$ e alimenta um acessório de $250\ \Omega$. Calcula a corrente que fornece e exprime-a em ampères e em miliampères.

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Pratica★★☆Por começar
Uma resistência de $9\ \Omega$ necessita de ser atravessada por $0,5\ \text{A}$ para funcionar corretamente. a) Que tensão é necessário aplicar-lhe? b) Uma pilha de…

Uma resistência de $9\ \Omega$ necessita de ser atravessada por $0,5\ \text{A}$ para funcionar corretamente.

  1. a) Que tensão é necessário aplicar-lhe?
  2. b) Uma pilha de lanterna (3R12) de $4,5\ \text{V}$ serve? Justifica com os cálculos.
Resolver
Pratica★★★Por começar
O fio de uma maquete funde-se se por ele circularem mais de $2\ \text{A}$, e alimentamo-la com uma pilha de $12\ \text{V}$. a) Que resistência mínima deve ter o circuito…

O fio de uma maquete funde-se se por ele circularem mais de $2\ \text{A}$, e alimentamo-la 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 $4\ \Omega$? Justifica com os cálculos.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Um LED de brincar suporta no máximo $0,02\ \text{A}$; se passar mais corrente, queima. Ligamo-lo a uma pilha de $9\ \text{V}$ com uma resistência de proteção no mesmo…

Um LED de brincar suporta no máximo $0,02\ \text{A}$; se passar mais corrente, queima. Ligamo-lo a uma pilha de $9\ \text{V}$ com uma resistência de proteção no mesmo circuito, como se mostra na figura.

9 VR = ?LED
  1. a) Que valor mínimo deve ter essa resistência?
  2. b) O que aconteceria se ligássemos o LED diretamente à pilha, sem resistência? Explica usando a lei de Ohm.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Uma resistência desconhecida é ligada a uma pilha de $24\ \text{V}$ e o amperímetro indica $1,5\ \text{A}$, como se mostra na figura. a) Calcula o valor da resistência.…

Uma resistência desconhecida é ligada a uma pilha de $24\ \text{V}$ e o amperímetro indica $1,5\ \text{A}$, como se mostra na figura.

A 24 VR = ?1,5 A
  1. a) Calcula o valor da resistência.
  2. b) O que indicaria o amperímetro se mudássemos para uma pilha de $8\ \text{V}$?
  3. c) Voltamos à pilha de $24\ \text{V}$ e colocamos uma segunda resistência idêntica a seguir à primeira, no mesmo ramo. Justifica o que acontece à resistência total e calcula a nova intensidade da corrente.
Resolver

Voltando ao início: o LED de brincar queima-se se for ligado diretamente à pilha porque, sem resistência, a lei de Ohm ($I = U/R$) dá uma corrente enorme. A resistência de proteção fixa o valor máximo dessa corrente.

Em resumo

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