Resistência elétrica dos fios

O conceito de resistência elétrica e condutividade

Qualquer corpo através do qual uma corrente elétrica flui tem uma certa resistência a ela. A propriedade de um material condutor de impedir que uma corrente elétrica passe por ele é chamada de resistência elétrica.

A teoria eletrônica explica a natureza da resistência elétrica dos condutores metálicos dessa maneira. Elétrons livres, ao se moverem ao longo de um fio, encontram átomos e outros elétrons em seu caminho inúmeras vezes e, interagindo com eles, inevitavelmente perdem um pouco de sua energia. Os elétrons experimentam resistência ao seu movimento de qualquer maneira. Diferentes condutores metálicos com diferentes estruturas atômicas têm diferentes resistências à corrente elétrica.

Exatamente o mesmo explica a resistência dos condutores líquidos e gases à passagem da corrente elétrica. No entanto, não devemos esquecer que nessas substâncias, não os elétrons, mas as partículas carregadas das moléculas encontram resistência durante seu movimento.

A resistência é indicada pelas letras latinas R ou r.

O ohm é tomado como a unidade de resistência elétrica.

Ohm é a resistência de uma coluna de mercúrio de 106,3 cm de altura e seção transversal de 1 mm2 a uma temperatura de 0 ° C.

Se, por exemplo, a resistência elétrica do fio for de 4 ohms, então está escrito assim: R = 4 ohms ou r = 4º.

Para medir resistências de grande valor, adota-se uma unidade chamada megohm.

Um megohm equivale a um milhão de ohms.

Quanto maior a resistência do fio, pior ele conduz a corrente elétrica e, inversamente, quanto menor a resistência do fio, mais fácil é a passagem da corrente elétrica por esse fio.

Portanto, para as características de um condutor (do ponto de vista da passagem de uma corrente elétrica por ele), pode-se levar em consideração não apenas sua resistência, mas também o valor inverso da resistência e a chamada condutividade.

A condutividade elétrica é chamada de capacidade de um material passar uma corrente elétrica através de si mesmo.

Como a condutância é o recíproco da resistência, é expressa como 1 /R, a condutância é denotada pela letra latina g.

Influência do material do condutor, suas dimensões e a temperatura ambiente no valor da resistência elétrica

A resistência de diferentes fios depende do material de que são feitos. Para caracterizar a resistência elétrica de vários materiais, o conceito do chamado Resistência.

Resistência chamada resistência de um fio com comprimento de 1 m e área de seção transversal de 1 mm2. A resistência é indicada pela letra grega R. Cada material do qual um condutor é feito tem sua própria resistência específica.

Por exemplo, a resistência do cobre é de 0,017, ou seja, um fio de cobre com 1 m de comprimento e seção transversal de 1 mm2 tem uma resistência de 0,017 ohms. A resistência do alumínio é 0,03, a resistência do ferro é 0,12, a resistência de constantan é 0,48 e a resistência do nicromo é 1-1,1.

Leia mais sobre isso aqui: O que é resistência elétrica?

A resistência de um fio é diretamente proporcional ao seu comprimento, ou seja, quanto mais longo o fio, maior sua resistência elétrica.

A resistência de um fio é inversamente proporcional à sua área de seção transversal, ou seja, quanto mais grosso o fio, menor sua resistência e, inversamente, quanto mais fino o fio, maior sua resistência.

Para entender melhor essa relação, imagine dois pares de vasos comunicantes, um par de vasos tendo um tubo fino de conexão e o outro um grosso. É claro que quando um dos vasos (cada par) estiver cheio de água, sua transferência para outro vaso por meio de um cano grosso ocorrerá muito mais rapidamente do que por meio de um tubo fino, ou seja. um tubo grosso terá menos resistência ao fluxo de água. Da mesma forma, é mais fácil uma corrente elétrica passar por um fio grosso do que por um fio fino, ou seja, o primeiro tem menos resistência que o segundo.

A resistência elétrica de um condutor é igual à resistência específica do material do qual esse condutor é feito, multiplicada pelo comprimento do condutor e dividida pela área da seção transversal do condutor condutor:

R = p l / S,

onde — R — resistência do fio, ohm, l — comprimento do fio em m, C — área da seção transversal do fio, mm2.

Área da seção transversal de um fio redondo calculada pela fórmula:

S = Pi xd2 / 4

onde Pi é um valor constante igual a 3,14; d — diâmetro do fio.

E é assim que o comprimento do fio é determinado:

l = S R / p,

Esta fórmula permite determinar o comprimento do fio, sua seção transversal e resistência, se as outras grandezas incluídas na fórmula forem conhecidas.

Se for necessário determinar a área da seção transversal do fio, a fórmula leva à seguinte forma:

S = p l / R

Transformando a mesma fórmula e resolvendo a igualdade em termos de p, encontramos a resistência do fio:

R = R S / l

A última fórmula deve ser usada nos casos em que a resistência e as dimensões do condutor são conhecidas, mas seu material é desconhecido e, além disso, é difícil determinar sua aparência. Para fazer isso, é necessário determinar a resistência do fio e, usando a tabela, encontrar um material com essa resistência.

Outro fator que afeta a resistência dos fios é a temperatura.

Foi estabelecido que, com o aumento da temperatura, a resistência dos fios de metal aumenta e, com a diminuição, diminui. Este aumento ou diminuição na resistência para condutores de metal puro é quase o mesmo e tem uma média de 0,4% por 1 °C... A resistência de condutores líquidos e carvão diminui com o aumento da temperatura.

A teoria eletrônica da estrutura da matéria dá a seguinte explicação para o aumento da resistência dos condutores metálicos com o aumento da temperatura.Quando aquecido, o condutor recebe energia térmica, que é inevitavelmente transmitida a todos os átomos da substância, fazendo com que a intensidade de seu movimento aumente. O aumento do movimento dos átomos cria maior resistência ao movimento direcionado dos elétrons livres, razão pela qual a resistência do condutor aumenta. À medida que a temperatura diminui, são criadas melhores condições para o movimento direcional dos elétrons e a resistência do condutor diminui. Isso explica um fenômeno interessante – a supercondutividade dos metais.

SupercondutividadeRedução da resistência dos metais a zero ocorre a uma enorme temperatura negativa -273° ° O chamado zero absoluto. A uma temperatura de zero absoluto, os átomos de metal parecem congelar no lugar, completamente imperturbáveis ​​pelo movimento dos elétrons.