As Leis de Ohm são pilares para o entendimento da eletricidade. Elas abordam a relação entre a diferença de potencial, a resistência de um material e a corrente elétrica que participa do circuito em questão.
Enquanto a Primeira Lei de Ohm traz a relação diretamente proporcional entre o produto da corrente elétrica com a resistência com a diferença de potencial, a Segunda Lei de Ohm enuncia a interação entre o tipo de material, sua área de secção transversal e o comprimento, que determinam a resistência elétrica.
Para saber mais sobre cada uma das Leis de Ohm, bem como entender suas aplicações no cotidiano e como elas são abordadas nos vestibulares nacionais, continue lendo este artigo!
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Primeira Lei de Ohm
A Primeira Lei de Ohm pode ser memorizada por meio do mnemônico “Uri”, uma vez que sua fórmula pode ser escrita como:
U = R.i
- U é a diferença de potencial elétrico, a tensão elétrica do circuito. Essa grandeza é medida em volts (V)
- R é a resistência, medida em ohms (Ω);
- i é a corrente elétrica, medida em ampéres (A), que também pode ser chamado de (C/s: Coulombs por segundo).
Esse princípio traz a noção de que, um condutor elétrico de resistência constante (resistores ôhmicos), terá uma corrente elétrica diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada no circuito.
A resistência elétrica surge como resultado do que chamamos de efeito Joule, quando uma parte de energia é perdida para o meio em forma de calor, durante a condução elétrica. Logo, esse princípio pode ser utilizado para aparelhos que desejam produzir calor, por exemplo.
A corrente elétrica, por sua vez, é a medida de quanta carga elétrica é transportada durante um determinado intervalo de tempo (Δt). Considerando Q como uma quantidade de carga em Coulombs (C), sua fórmula é:
i=ΔQ/Δt (C/s = A)
Questão sobre Primeira Lei de Ohm
Veja a resolução de uma questão que aborda, de maneira contextualizada, a Primeira Lei de Ohm:
UFPA 2013 (Universidade Federal do Pará)
No rio Amazonas, um pescador inexperiente tenta capturar um poraquê segurando a cabeça do peixe com uma mão e a cauda com a outra. O poraquê é um peixe elétrico, capaz de gerar, entre a cabeça e a cauda, uma diferença de potencial de até 1500 V. Para esta diferença de potencial, a resistência elétrica do corpo humano, medida entre as duas mãos, é de aproximadamente 1000 Ω. Em geral, 500 mA de corrente contínua, passando pelo tórax de uma pessoa, são suficientes para provocar fibrilação ventricular e morte por parada cardiorrespiratória. Usando os valores mencionados acima, calculamos que a corrente que passa pelo tórax do pescador, com relação à corrente suficiente para provocar fibrilação ventricular, é:
a) um terço.
b) a metade.
c) igual.
d) o dobro.
e) o triplo.
A diferença de potencial (U), no corpo do pescador, desencadeada pelo poraquê é de 1500V, como mostra o enunciado. Considerando que a resistência elétrica (R) do corpo humano é de 1000Ω, podemos utilizar a Primeira Lei de Ohm para saber qual a corrente elétrica que atravessará o homem:
U = R.itórax
1500 = 1000.itórax
15 = 10.i
itórax = 1,5A
Como o texto nos traz a informação de que 500mA é suficiente para levar um ser humano a óbito, é necessário fazer a comparação entre 500mA e 1,5A.
Lembre-se de que “mA” utiliza a ordem de grandeza mili (m = 10-3), então:
imorte = 500mA
imorte = 500. 10-3 A
imorte = 500. 10-3 A
imorte = 0,5 A
itórax/imorte = 1,5/0,5 = 3
Então, a corrente que passa pelo tórax do pescador é o triplo daquela observada na fibrilação ventricular e possível morte do paciente, como aponta a alternativa E.
Segunda Lei de Ohm
A Segunda Lei de Ohm reúne os fatores que interferem na resistência elétrica observada em um componente do circuito.
Para isso, ela reúne algumas propriedades na fórmula:
R = ρ.L/A
- R é a resistência do material, medida em ohms (Ω);
- ρ (lê-se “rô”) é a resistividade elétrica própria daquele material, ou seja, é específica;
- L é o comprimento do condutor elétrico; e
- A é a área da secção transversal do condutor.
Conforme a fórmula apresentada, podemos observar que o ρ de um condutor será sempre constante, uma vez que sua característica material não se altera ao longo do tempo.
Quanto mais espesso o condutor elétrico, maior sua área de secção transversal e menor a resistência apresentada por ele. Isso acontece porque essa grandeza é inversamente proporcional à resistência. O oposto é verdadeiro, se A diminui, maior é a resistência apresentada pelo condutor.
Além disso, a fórmula da Segunda Lei de Ohm também demonstra que, quanto maior for o comprimento do fio ou outro material condutor, maior será a resistência à passagem da corrente elétrica.
Questão sobre Segunda Lei de Ohm
UFSJ 2006 (Universidade Federal de São João del-Rei)
A resistência elétrica de fios metálicos, condutores, depende de vários fatores, dentre os quais a temperatura, o material de que é feito o fio, o seu comprimento, a sua espessura. De dois fios feitos de mesmo material, à mesma temperatura, apresenta maior resistência elétrica o de
a) maior comprimento e maior área de seção transversal.
b) menor comprimento e menor área de seção transversal.
c) menor comprimento e maior área de seção transversal.
d) maior comprimento e menor área de seção transversal.
Ao analisar a fórmula da Segunda Lei de Ohm, poderemos afirmar que a maior resistência elétrica acontece quando o fio tem o máximo comprimento e menor área de secção transversal, como aponta a alternativa D.
+ Veja também: Processos de eletrização na Física: definição, cargas, tipos e mais
Leis de Ohm no circuito elétrico
Ao observar um circuito elétrico, podemos encontrar alguns tipos diferentes de componentes:
- Os geradores são capazes de transformar outras formas de energia em energia elétrica. De forma que são responsáveis por introduzir eletricidade no circuito;
- Os receptores são aqueles dispositivos que recebem a energia elétrica podem transformá-la em outro tipo de energia, como térmica (efeito Joule) ou mecânica; e
- Os resistores são elementos que oferecem impedimentos à passagem da corrente elétrica, sendo contrária a condução ao longo do material.
Potência elétrica e as Leis de Ohm
A potência elétrica é a capacidade que um elemento possui de transformar energia elétrica em calor, medida em Joules por segundo (J/s) ou Watts(W). Ela pode ser medida a partir de diferentes fórmulas matemáticas, como você acompanha a seguir:
Questão de potência elétrica no Enem
ENEM (Segunda aplicação) 2016
Uma lâmpada LED (diodo emissor de luz), que funciona com 12V e corrente contínua de 0,45 A, produz a mesma quantidade de luz que uma lâmpada incandescente de 60 W de potência.
Qual é o valor da redução da potência consumida ao se substituir a lâmpada incandescente pela de LED?
a) 54,6 W
b) 27,0 W
c) 26,6 W
d) 5,4 W
e) 5,0 W
A potência utilizada pela lâmpada de LED é dada por:
PLED=i.U
PLED= 0,45.12
PLED = 5,4 W
Então:
Pincandescente – PLED = Redução de potência
60 – 5,4 = Redução de potência
54,6 W = Redução de potência (alternativa A)
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