Dois fios de cobre saem do mesmo rolo. Um tem 3 metros e é grosso como um lápis; o outro tem 30 metros e é fino como um barbante. Ligados à mesma tomada, com o mesmo aparelho na ponta, o segundo esquenta e o primeiro não. O material é o mesmo; a tensão é a mesma; o que mudou foi a oposição que cada fio faz à passagem da corrente. Essa oposição tem nome, unidade e duas leis que a governam. A primeira diz como ela liga tensão e corrente num pedaço qualquer de circuito. A segunda diz de onde ela vem: do material, do comprimento e da espessura do condutor.
É por causa dessas duas leis que a resistência de um chuveiro de 220 V vale 11 Ω e não 110 Ω, que o filamento de uma lâmpada é um fio fininho enrolado e não uma barra, que um fusível é um fio fino de propósito, que a extensão comprida derruba a tensão na ponta e que o eletricista escolhe a bitola do fio antes de escolher a cor da tomada. Esta página constrói as duas leis, mostra o que acontece quando um condutor não obedece à primeira (a maioria dos que você usa não obedece) e termina com a leitura que a prova cobra: um gráfico, uma fórmula impressa, um fio com o raio alterado.
Resistência é o preço da passagem: R = U/i
Quando uma diferença de potencial U é aplicada entre as extremidades de um condutor, uma corrente i atravessa o condutor. A resistência elétrica é a razão entre as duas grandezas:
R=iU
Leia a fórmula como uma pergunta: quantos volts são necessários para fazer passar um ampère? Se bastam 2 V para 1 A, a resistência é 2 Ω; se são precisos 200 V para o mesmo 1 A, a resistência é 200 Ω. O condutor de maior resistência exige mais “empurrão” para a mesma corrente, ou deixa passar menos corrente para o mesmo empurrão.
Ohm, a unidade, e a definição que vale para qualquer condutor
R=U/i, com U em volts e i em ampères, dá R em ohms: 1 Ω=1 V/A. A letra é o ômega maiúsculo, em homenagem a Georg Simon Ohm, que publicou a relação em 1827.
Essa definição vale para qualquer condutor, ôhmico ou não: em cada situação, a resistência é a tensão dividida pela corrente naquela situação. O que a primeira lei de Ohm acrescenta, na próxima seção, é uma propriedade extra que só alguns materiais têm: a razão dar sempre o mesmo número.
O inverso da resistência é a condutância, G=1/R=i/U, em siemens (1 S=1 Ω−1). Um condutor de 4 Ω tem condutância de 0,25 S. A palavra aparece pouco no ensino médio, mas ajuda a ler o gráfico i×U: a inclinação dele é a condutância.
Alguns números para situar a escala. O fio de cobre que liga a tomada ao chuveiro tem centésimos de ohm; a resistência do chuveiro, 11 Ω; o filamento de uma lâmpada incandescente de 60 W acesa, cerca de 270 Ω; um resistor de eletrônica comum, de dezenas de ohms a milhões de ohms; o corpo humano entre as duas mãos, com a pele seca, algumas centenas de milhares de ohms, que despencam para um milhar quando a pele está molhada; um bom isolante, como um pedaço de vidro ou de borracha, mais de 1012 Ω. Entre o cobre e o vidro há mais de vinte ordens de grandeza, o que é raro entre propriedades da matéria: nenhuma outra grandeza física varia tanto de um material comum para outro.
O componente feito para ter uma resistência definida chama-se resistor. No circuito ele é desenhado como um retângulo ou um zigue-zague, e o seu papel é limitar a corrente ou dividir a tensão. Mas resistência não é privilégio de resistores: todo fio, todo filamento, toda lâmpada e todo motor tem a sua. A fórmula R=U/i é a mesma para todos.
A primeira lei de Ohm: quando R não depende de U
Ohm mediu correntes em fios metálicos a temperatura constante, variando a tensão, e encontrou algo simples: dobrando a tensão, a corrente dobrava; triplicando, triplicava. A razão U/i era um número fixo para cada fio. Esse resultado é a primeira lei de Ohm, e o condutor que a obedece chama-se condutor ôhmico ou resistor ôhmico.
Primeira lei de Ohm e o que ela realmente afirma
Para um condutor ôhmico mantido a temperatura constante,
U=Ri,com R constante.
O conteúdo da lei não é a fórmula U=Ri: essa é só a definição de R reescrita. O conteúdo é a palavra constante: a resistência de um condutor ôhmico não depende da tensão aplicada nem da corrente que passa. Ela depende do condutor (material, forma, temperatura), e só dele.
Consequência imediata: tensão e corrente são diretamente proporcionais. Se 6 V produzem 0,6 A, então 3 V produzem 0,3 A e 12 V produzem 1,2 A, e a resistência vale 10 Ω nos três casos.
A tradução gráfica é o que a prova mais usa. Num gráfico da tensão U (eixo vertical) em função da corrente i (eixo horizontal), um condutor ôhmico é uma reta que passa pela origem, e a inclinação da reta é a resistência: R=ΔU/Δi. Quanto mais íngreme a reta, maior a resistência (é preciso mais tensão para a mesma corrente). Se o gráfico estiver ao contrário, i em função de U, a reta continua passando pela origem, mas a inclinação agora é 1/R, a condutância: aqui a reta mais íngreme é a de menor resistência.

Exemplo resolvido 1 (ler o gráfico nos dois sentidos). Um resistor apresenta, no gráfico U×i, os pontos (0,2 A; 2 V), (0,4 A; 4 V) e (0,6 A; 6 V). (a) Ele é ôhmico? Qual é a sua resistência? (b) Que corrente ele conduz sob 9 V? © Se o mesmo resistor fosse desenhado num gráfico i×U, qual seria a inclinação da reta?
(a) As razões U/i valem 2/0,2=10, 4/0,4=10 e 6/0,6=10 Ω. Constante: ôhmico, com R=10 Ω. Os três pontos e a origem estão alinhados, como devem.
(b) i=U/R=9/10=0,9 A. Como a reta passa pela origem, vale a regra de três: 9 V é 1,5 vez 6 V, e a corrente é 1,5 vez 0,6 A.
© No gráfico i×U a inclinação é Δi/ΔU=0,6/6=0,1 A/V =1/R. Quem lê 0,1 e escreve “R=0,1 Ω” trocou a resistência pela condutância. Conferência: 1/0,1=10 Ω, o valor do item (a).
"Se a tensão dobrar, a resistência dobra"
Não, num condutor ôhmico. A resistência é a razão entre tensão e corrente, e as duas dobram juntas: a razão fica igual. Pensar que R “cresce com U” porque R=U/i tem U em cima é esquecer que i também está na fórmula e também dobra. A resistência de um resistor ôhmico é um dado do componente, como a massa de um corpo; a tensão e a corrente são o que acontece com ele no circuito.
Pelo mesmo motivo, um resistor de 100 Ω guardado na gaveta, sem corrente nenhuma, continua tendo 100 Ω. R=U/i com U=0 e i=0 não é “zero dividido por zero”: é a inclinação de uma reta que passa pela origem, definida mesmo na origem.
Por que os metais obedecem à lei? Num metal, os elétrons livres, acelerados pelo campo elétrico, colidem com os íons da rede cristalina e perdem a velocidade adquirida; recomeçam, colidem de novo. O resultado é uma velocidade média de arrasto proporcional ao campo aplicado, e portanto uma corrente proporcional à tensão. A proporcionalidade se mantém enquanto a rede não muda, ou seja, enquanto a temperatura é a mesma. É por isso que a lei vem sempre com a ressalva “a temperatura constante”: um metal que esquenta muda de resistência, e o gráfico deixa de ser reta.
Nem todo condutor obedece a Ohm: a curva que encurva
Um condutor não ôhmico é um em que a razão U/i muda conforme a tensão aplicada. No gráfico U×i, em vez de uma reta pela origem aparece uma curva, e a resistência passa a depender do ponto em que se está.
O exemplo doméstico é a lâmpada incandescente. Com pouca corrente o filamento está frio e conduz bem; conforme a corrente cresce, o filamento esquenta a mais de 2 000 °C e a resistência sobe várias vezes. No gráfico U×i, a curva começa suave e vai ficando cada vez mais íngreme: para cada ampère a mais, são necessários cada vez mais volts. Uma lâmpada de 60 W para 127 V tem uns 27 Ω à temperatura ambiente e cerca de 270 Ω acesa, dez vezes mais. É por isso que o instante de acender é o mais crítico para o filamento: a corrente inicial é várias vezes a corrente de regime, e a lâmpada costuma queimar ao ser ligada, não depois de horas acesa.
O diodo é o outro exemplo clássico: praticamente não conduz até uma tensão de joelho (cerca de 0,7 V num diodo de silício) e, a partir daí, a corrente cresce muito com pouco aumento de tensão; no sentido inverso, quase não conduz em nenhuma tensão comum. O gráfico não é reta nem passa “suavemente” pela origem. Um LED se comporta assim, com joelho entre 2 e 3 V.

Num condutor não ôhmico, a resistência num ponto é U/i, não a inclinação da curva ali
No resistor ôhmico as duas coisas coincidem, porque a reta passa pela origem. Na curva de uma lâmpada, não. A resistência naquele ponto de operação é a razão entre a tensão e a corrente lidas no ponto: R=U/i, o mesmo que a inclinação da reta que liga a origem ao ponto. A inclinação da própria curva no ponto (a “resistência dinâmica” da eletrônica) é outra grandeza, e não é o que o ensino médio nem a prova chamam de resistência.
Regra prática para o gráfico: pegue o ponto, leia U, leia i, divida. Faça isso em dois pontos diferentes; se os resultados forem diferentes, o condutor não é ôhmico.
Exemplo resolvido 2 (o resistor que esquenta). Ao testar um resistor de fio, um estudante encontrou que a tensão em função da corrente era descrita por U=4i+0,5i2, com U em volts e i em ampères, na faixa de 0 a 6 A. (a) O componente é ôhmico? (b) Qual é a resistência quando passam 2 A? E 6 A? © Que forma tem o gráfico de R em função de i?
(a) Se fosse ôhmico, U seria proporcional a i; o termo em i2 estraga a proporcionalidade. Não é ôhmico.
(b) R=U/i=(4i+0,5i2)/i=4+0,5i. Para 2 A: R=5 Ω. Para 6 A: R=7 Ω. Conferindo pelo caminho longo: com 6 A, U=24+18=42 V, e 42/6=7 Ω.
© R=4+0,5i é uma reta crescente que não passa pela origem: 4 Ω quando a corrente tende a zero (o resistor “frio”) e crescendo meio ohm por ampère. Quem responde “reta horizontal” tratou o resistor como ôhmico; quem responde “reta pela origem” esqueceu o termo 4. O crescimento com a corrente é a assinatura de um fio metálico que esquenta.
Existem ainda componentes cuja resistência depende de algo externo, e não da tensão: o LDR (resistor dependente da luz) tem milhões de ohms no escuro e algumas centenas na luz do dia, e por isso liga a iluminação pública ao anoitecer; o termistor muda de resistência com a temperatura, e é o sensor dentro do termômetro digital e da proteção do motor. Voltamos aos dois adiante.
A segunda lei de Ohm: R = ρL/A, o material, o comprimento e a grossura
A primeira lei diz como um resistor se comporta no circuito. A segunda diz quanto vale a resistência de um fio a partir do que ele é feito e da sua forma.
Segunda lei de Ohm: resistência de um condutor homogêneo de seção constante
R=ρAL
- L é o comprimento do fio (em metros): resistência diretamente proporcional ao comprimento. Fio duas vezes mais longo, resistência duas vezes maior.
- A é a área da seção transversal (em metros quadrados): resistência inversamente proporcional à área. Fio de seção duas vezes maior, metade da resistência.
- ρ (rô) é a resistividade do material, em ohm·metro (Ω⋅m): uma propriedade do material à temperatura dada, não do pedaço de fio. É ela que distingue o cobre do nicromo e do vidro.
A leitura física: cada pedaço do comprimento acrescenta obstáculos em série (mais colisões pelo caminho); cada aumento de área abre caminhos em paralelo (mais elétrons passam lado a lado). O cano de água é a analogia honesta: cano mais longo, mais atrito; cano mais largo, mais vazão para a mesma pressão.
A unidade da resistividade sai da própria fórmula: ρ=RA/L tem unidade Ω⋅m2/m=Ω⋅m. Não é “ohm por metro”: é ohm vezes metro, e o “por metro” que aparece nos catálogos de fios (por exemplo, “7 Ω por quilômetro” para o cobre de 2,5 mm²) é outra coisa, a resistência de um fio específico por unidade de comprimento, R/L=ρ/A.
| Material (a 20 °C) |
Resistividade ρ (Ω⋅m) |
Classe |
| Prata |
1,6×10−8 |
condutor |
| Cobre |
1,7×10−8 |
condutor |
| Ouro |
2,4×10−8 |
condutor |
| Alumínio |
2,8×10−8 |
condutor |
| Tungstênio |
5,5×10−8 |
condutor (filamentos) |
| Ferro |
1,0×10−7 |
condutor |
| Nicromo (liga Ni–Cr) |
≈1,1×10−6 |
condutor (resistências de aquecimento) |
| Grafite |
≈3×10−5 |
condutor fraco |
| Germânio |
≈0,5 |
semicondutor |
| Silício (puro) |
≈2×103 |
semicondutor |
| Vidro |
1010 a 1014 |
isolante |
| Borracha |
≈1013 |
isolante |
Dois comentários sobre a tabela. Primeiro: a prata é o melhor condutor, e o cobre vem logo atrás, quase empatado, por uma fração do preço; é por isso que a fiação do mundo é de cobre, e a das linhas de alta tensão, de alumínio (mais resistivo, mas três vezes mais leve por volume). Segundo: o nicromo é sessenta vezes mais resistivo que o cobre, e é exatamente isso que o torna bom para o chuveiro e a torradeira: com pouco fio se consegue a resistência desejada, e a liga aguenta o calor sem oxidar. O material que conduz mal é o que serve para esquentar.


Exemplo resolvido 3 (o fio da tomada e o fio esticado). (a) Qual é a resistência de 100 m de fio de cobre de 2,5 mm² de seção, o fio comum das tomadas de uma casa? (b) Se esse fio fosse trocado por um de mesmo comprimento e metade do diâmetro, qual seria a nova resistência? © Um fio de resistência R é esticado, sem perder material, até ficar com o dobro do comprimento. Qual é a nova resistência?
(a) Converta a área: 2,5 mm2=2,5×10−6 m2 (1 mm² é 10−6 m², porque o milímetro entra ao quadrado). R=ρL/A=1,7×10−8×100/(2,5×10−6)=1,7×10−6/2,5×10−6=0,68 Ω. Menos de um ohm em cem metros: comparado com os 11 Ω do chuveiro, o fio quase não conta, e é para isso que ele é de cobre e grosso.
(b) Metade do diâmetro é metade do raio, e a área A=πr2 cai para um quarto. A resistência quadruplica: 4×0,68=2,72 Ω. O raio entra ao quadrado, e é o expoente que a prova mais cobra: raio dividido por 4, área dividida por 16, resistência multiplicada por 16.
© O volume V=AL não muda. Se L vira 2L, então A vira A/2. Nova resistência: R′=ρ(2L)/(A/2)=4ρL/A=4R. Esticar um fio até o dobro quadruplica a resistência; em geral, para um fator n no comprimento, a resistência sobe n2 vezes, porque comprimento e área trabalham no mesmo sentido.
"Fio grosso resiste mais", e a confusão entre L e A
Fio grosso resiste menos. A área está no denominador: mais seção, mais caminhos lado a lado para os elétrons, menos resistência. A intuição de “mais material, mais oposição” confunde a quantidade de material com o comprimento do caminho. Mais material no comprimento aumenta R; mais material na largura diminui.
Ordem das dependências, para não trocar: R cresce com L (linear), cai com A (linear), cai com r2 (quadrático). Dobrar L e dobrar A ao mesmo tempo deixa R como estava.
Exemplo resolvido 4 (dois fios comparados sem calcular nenhum dos dois). Um fio A é de cobre, com comprimento L e diâmetro d. Um fio B é de alumínio, com o dobro do comprimento e o dobro do diâmetro. Qual dos dois tem maior resistência, e em que proporção?
Escreva a razão em vez dos valores: RARB=ρAρB⋅LALB⋅ABAA. Cada fator, separadamente: a resistividade do alumínio é 2,8/1,7≈1,65 vez a do cobre; o comprimento dobrou (fator 2); o diâmetro dobrou, a área quadruplicou, e a área está no denominador (fator 1/4). Produto: 1,65×2×0,25≈0,82. O fio B, apesar de ser de material pior e duas vezes mais longo, tem resistência menor, cerca de 82 % da do fio A: a grossura venceu, porque entra ao quadrado. Conferência de sentido: se os dois fossem de cobre, a razão seria 2×1/4=0,5; o alumínio recuperou parte da diferença, mas não toda. Em itens de comparação, montar a razão fator a fator é mais rápido e mais seguro do que calcular duas resistências e dividir.
A resistividade muda com a temperatura: metal sobe, semicondutor desce
A tabela acima diz “a 20 °C” por um motivo: a resistividade não é uma constante do material, é uma função da temperatura. E o sentido dessa variação separa os materiais em duas famílias.
Nos metais, a resistividade cresce com a temperatura. Os íons da rede vibram mais, os elétrons colidem mais, o caminho fica mais difícil. Para variações moderadas a relação é praticamente linear:
ρ=ρ0(1+αΔT),R=R0(1+αΔT),
em que α é o coeficiente de temperatura do material. Para cobre e alumínio, α≈0,0039 por grau Celsius: cada grau a mais aumenta a resistência em 0,39 %; 100 °C a mais quase a dobram. Tungstênio, 0,0045/°C; ferro, 0,005/°C; o nicromo, com α≈0,0004/°C, quase não muda, mais uma razão para ser o fio das resistências de aquecimento: a resistência do chuveiro é praticamente a mesma fria e quente.
Nos semicondutores (silício, germânio) e em alguns óxidos, a resistividade diminui com a temperatura: o calor libera portadores que estavam presos, e o efeito supera o aumento das colisões. O grafite também tem coeficiente negativo, pequeno. É esse comportamento oposto que faz do semicondutor aquecido um condutor melhor, e do metal aquecido um condutor pior.

Exemplo resolvido 5 (o termômetro de resistência). Um sensor de platina tem R0=100 Ω a 0 °C e α=0,00385/°C (é o Pt100 dos termômetros industriais). (a) Qual é a sua resistência a 100 °C? (b) Um ohmímetro lê 115,4 Ω. Qual é a temperatura? © Por que um sensor assim serve de termômetro e um resistor de nicromo não serviria?
(a) R=100(1+0,00385×100)=100×1,385=138,5 Ω.
(b) 115,4=100(1+0,00385ΔT)⇒0,154=0,00385ΔT⇒ΔT=40 °C. Conferindo: 100×1,154=115,4. Como R0 é a 0 °C, a temperatura é 40 °C.
© Termômetro de resistência precisa de um material cuja resistência mude bastante e de forma previsível com a temperatura: a platina varia 0,385 Ω por grau, de modo estável e repetível. O nicromo, com α dez vezes menor, mal responderia; ele foi escolhido para o oposto, aquecer sem mudar de resistência.
O termistor leva a ideia ao extremo: é um sensor de óxido cerâmico cuja resistência cai muito com a temperatura (tipo NTC, coeficiente negativo, o mais comum: de dezenas de milhares de ohms no frio a centenas no quente) ou sobe abruptamente acima de certa temperatura (tipo PTC, coeficiente positivo, usado como proteção que “se fecha” quando esquenta). O termômetro clínico digital, o sensor de temperatura do motor do carro e a proteção da bateria do celular usam termistores.
Resistência zero: o supercondutor
Em 1911, Heike Kamerlingh Onnes resfriou mercúrio até 4,2 K e viu a resistência desaparecer: não diminuir, zerar. É a supercondutividade, que ocorre em muitos metais e ligas abaixo de uma temperatura crítica própria de cada material. Uma corrente iniciada num anel supercondutor circula por anos sem fonte, sem perda nenhuma. As bobinas dos aparelhos de ressonância magnética são de liga de nióbio-titânio mantida a 4 K por hélio líquido, e é assim que sustentam campos de 1,5 a 3 tesla sem esquentar. O fenômeno pertence à física do século XX e fica fora do modelo desta página; aqui basta saber que ele existe e que a lei ρ=ρ0(1+αΔT) não o descreve: abaixo da temperatura crítica, a curva não segue a reta do metal, ela cai a zero de uma vez.
Resistores de verdade: componentes, reostato, potenciômetro e como medir R
O resistor de eletrônica é um cilindro pequeno com faixas coloridas: as faixas formam o código de cores que informa o valor nominal e a tolerância (duas ou três faixas de algarismos, uma de multiplicador, uma de tolerância). Não é preciso decorar o código para a prova, mas é preciso saber que um resistor “de 220 Ω, 5 %” pode ter qualquer valor entre 209 e 231 Ω. Resistores de fio, feitos de nicromo enrolado, servem para potências maiores; resistores de filme de carbono ou de metal, para circuitos eletrônicos.
Um reostato é um resistor de resistência ajustável. O tipo mais simples é o reostato de cursor: um fio resistivo longo, enrolado num suporte isolante, com um terminal fixo numa ponta e um contato deslizante (o cursor) que pode tocar o fio em qualquer posição. Só o trecho de fio entre o terminal fixo e o cursor entra no circuito, de modo que, pela segunda lei, a resistência é proporcional ao comprimento usado:
R(x)=RmaxLx,
com x a posição do cursor e L o comprimento total do fio. Cursor no início, resistência zero; cursor no fim, Rmax; no meio, metade. O reostato controlava a velocidade dos bondes antigos (mais fio no caminho, menos corrente no motor) e ainda controla a temperatura de chuveiros, a intensidade de luzes e o volume de aparelhos de som.
O potenciômetro é o mesmo componente com três terminais: as duas pontas do fio e o cursor. Ligado às duas pontas, ele recebe a tensão total; o cursor recolhe uma fração dessa tensão, proporcional à posição. É um divisor de tensão, e é o botão giratório de volume, de brilho e de velocidade do ventilador de teto.

E como se mede uma resistência? Há dois caminhos.
- Ohmímetro (a função Ω do multímetro): o aparelho aplica uma pequena tensão conhecida, mede a corrente que passa e mostra a razão. Regra de segurança e de correção: o componente deve estar fora do circuito ou com o circuito desligado; qualquer tensão externa falseia a leitura ou danifica o instrumento.
- Voltímetro e amperímetro: com o componente funcionando, mede-se a tensão nos seus terminais com o voltímetro ligado em paralelo e a corrente com o amperímetro ligado em série; então R=U/i. É o método que fornece a resistência na condição de uso, e o único que permite medir um componente não ôhmico no seu ponto de operação (uma lâmpada acesa, por exemplo). Repetindo a medida para várias tensões, obtém-se o gráfico U×i inteiro, e com ele se decide se o componente é ôhmico. Os detalhes dos medidores ficam para a página de corrente elétrica; aqui importa o uso.

Onde a resistência mora na sua casa: filamento, chuveiro, fusível, extensão e bitola
Cada objeto abaixo é a segunda lei de Ohm em forma de produto.
O filamento da lâmpada incandescente. Para uma lâmpada de 127 V brilhar com 60 W, o filamento precisa ter cerca de 270 Ω acesa. Com tungstênio, cujo ρ a 2 500 °C é uns doze vezes o valor da tabela, um fio de 0,05 mm de diâmetro precisa de uns 80 cm de comprimento para chegar lá; por isso o filamento é um fio finíssimo, enrolado em espiral e depois a espiral enrolada de novo, para caber no bulbo. Fino para ter área pequena; longo para ter comprimento; tungstênio porque é o metal que aguenta 2 500 °C sem derreter.
A resistência do chuveiro. Os 11 Ω do chuveiro de 4 400 W em 220 V são um fio de nicromo. Com ρ≈1,1×10−6 Ω⋅m e uma seção de 0,5 mm² (5×10−7 m²), o comprimento sai da segunda lei: L=RA/ρ=11×5×10−7/1,1×10−6=5 m. Cinco metros de fio enrolado em mola, mergulhados na água. A chave “inverno/verão” muda o comprimento de fio em uso, e portanto a resistência; qual posição esquenta mais, e por quê a de menor resistência, é assunto da página de potência elétrica, em que P=Ri2=U2/R aparece como consequência direta de U=Ri. Aqui basta a raiz: o fio esquenta porque tem resistência, e quanto de fio se usa decide quanto.
O fusível. É um fio fino de metal de baixo ponto de fusão (ligas de chumbo, estanho ou zinco) colocado em série com o circuito. Fino de propósito: pela segunda lei, área pequena significa, para o mesmo comprimento, resistência maior que a dos fios grossos da parede, e, como a corrente é a mesma em todo o caminho em série, ele é o trecho da fiação que mais esquenta; com pouca massa e ponto de fusão baixo, se a corrente ultrapassar o valor nominal o fio funde e abre o circuito antes que a fiação da parede esquente. O disjuntor faz o mesmo serviço sem se destruir, com um mecanismo térmico e magnético. Um fusível grosso demais não protege: ele deixa passar a corrente que deveria interromper.
A extensão comprida. Uma extensão de 30 m em fio de 0,75 mm² tem, na ida e na volta, 60 m de cobre: R=1,7×10−8×60/(0,75×10−6)≈1,4 Ω. Parece pouco, mas, com um aparelho de 10 A na ponta, a queda de tensão na própria extensão é U=Ri=14 V: de 127 V, o aparelho recebe 113 V, uns 11 % a menos, e os 14 V perdidos viram calor ao longo do fio. Um aspirador ou uma furadeira “fracos” no fim de uma extensão longa e fina são a segunda lei de Ohm em ação; a solução é fio mais grosso ou extensão mais curta.
A bitola dos fios da casa. A norma brasileira de instalações (NBR 5410) fixa seções mínimas por uso: 1,5 mm² para iluminação, 2,5 mm² para tomadas de uso geral, 4 mm² ou 6 mm² para o chuveiro, conforme a potência. O critério é a corrente que o fio conduz sem esquentar além do permitido: seção maior, resistência menor por metro, menos calor para a mesma corrente. Ligar um chuveiro de 20 A num fio de 1,5 mm² é pedir para a resistência do fio, e não a do chuveiro, aquecer.
Por que as linhas de transmissão são grossas, de alumínio e de alta tensão
Uma linha de centenas de quilômetros tem resistência inevitável, e toda corrente que passa por ela perde tensão e produz calor ao longo do caminho. Os engenheiros atacam os três fatores da segunda lei: material de baixa resistividade e leve (alumínio com alma de aço), área grande (cabos grossos, muitas vezes vários em paralelo) e, sobretudo, corrente pequena, o que se consegue elevando a tensão de transmissão para centenas de milhares de volts. As contas de perda, com P=Ri2, ficam para a página de potência elétrica; a resistência da linha é a peça desta página.
Como a banca pergunta: fórmula impressa, expoente do raio e gráfico
Nos cadernos do PAS/UnB da 3.ª etapa, a resistência aparece de três jeitos, e os três estão nos exercícios desta página.
Fórmula impressa para julgar. Em 2016, o texto-base descrevia um reostato de cursor com fio de comprimento L e resistência variando linearmente de 0 a Rmax, ligado num circuito com dois resistores R1 e R2. Os itens 112 a 114 pediam para julgar uma expressão da resistência equivalente em função da posição x do cursor, uma razão de correntes com o reostato em Rmax e o que acontece com R1 quando o cursor está em x=0. O passo de resistência é um só: o trecho de fio em uso vale Rmaxx/L, e com x=0 ele vale zero, um fio sem resistência em paralelo com R1, que então não recebe corrente nenhuma. O resto é associação de resistores, assunto de outra página; mas quem não sabe que resistência é proporcional a comprimento não começa o item.
O expoente do raio. Em 2017, o texto-base mostrava o circuito de um bonde cujo reostato era montado com pedaços idênticos de fio: seção circular de área a, resistividade ρ, comprimento L. O item 90 afirmava que, trocando o fio por outro de raio igual a um quarto do original, a resistência cairia à metade. Raio dividido por quatro é área dividida por dezesseis e resistência multiplicada por dezesseis: o item era errado por sentido e por fator. No mesmo bloco, o item 93 trazia um gráfico de barras com as correntes medidas em sete trechos e pedia a sequência de posições do reostato: cinco unidades em série na posição A, uma só na posição E, corrente inversamente proporcional ao número de unidades no caminho. Ler a figura e aplicar i∝1/R resolvia.
O gráfico de R contra T. Em 2013, um gráfico mostrava a resistência de um termômetro crescendo linearmente com a temperatura, de 1 Ω a 0 °C a 21 Ω a 20 °C. O item 111 pedia a resistência a 50 °C (a reta R=1+T dá 51 Ω), e o item 109 afirmava que dois desses resistores em série teriam resistência independente da temperatura, o que é falso: a soma de duas resistências que crescem com T cresce com T.
No ENEM a mesma matéria vem com contexto: um nanofio de cobre de um átomo de espessura cuja resistência sai de ρL/A com os dados em nanômetros (2014); quatro fios de áreas e comprimentos dados, para ordenar as resistências por L/A (2021); um resistor cuja curva é V=10i+i2 e cuja resistência R=10+i é uma reta crescente que não passa pela origem (2018); um polímero ôhmico cuja resistência se lê da inclinação do gráfico i×U e depois quadruplica na presença de amônia (2017). Em todos, a habilidade é a mesma: identificar qual das duas leis está em jogo, montar a razão certa e cuidar de unidade e expoente.
Os erros que mais custam item
Sete confusões e a correção de cada uma
- “Num resistor ôhmico, R aumenta se U aumentar.” Não: U e i crescem juntos e a razão fica igual. R é dado do componente.
- “Fio mais grosso resiste mais.” Ao contrário: A está no denominador. Grosso conduz melhor.
- Trocar R∝L com R∝A. Comprimento no numerador, área no denominador. Dobrar os dois deixa R igual.
- Esquecer que o raio entra ao quadrado. Raio pela metade, R vezes 4; raio a um quarto, R vezes 16. Diâmetro e raio mudam pelo mesmo fator.
- Ler a inclinação de i×U como R. Nesse gráfico a inclinação é 1/R: a reta mais íngreme é a de menor resistência.
- Confundir resistividade com resistência. ρ é do material, em Ω⋅m; R é do objeto, em Ω, e depende de L e A. Dois fios do mesmo material têm o mesmo ρ e podem ter R completamente diferentes.
- Achar que a lei de Ohm vale para todo condutor. Lâmpadas, diodos, LEDs e o próprio filamento aquecido não são ôhmicos. Neles, R=U/i continua valendo como definição, ponto a ponto, mas R muda de um ponto para outro.
E duas de unidades, porque custam tanto quanto as de conceito: mm² não é 10⁻³ m², é 10−6 m² (o prefixo entra ao quadrado junto com o metro); e Ω·m não é Ω/m: a resistividade multiplica metro, a resistência por metro de um fio é ρ/A.
O essencial em meia página
- Resistência: R=U/i, em ohm (1 Ω=1 V/A). Vale como definição para qualquer condutor. Condutância G=1/R, em siemens.
- Primeira lei de Ohm: para um condutor ôhmico a temperatura constante, R é constante, logo U∝i. Gráfico U×i: reta pela origem, inclinação =R. Gráfico i×U: reta pela origem, inclinação =1/R.
- Não ôhmico (lâmpada incandescente, diodo, LED): curva; R num ponto é U/i daquele ponto, não a inclinação local. A lâmpada esquenta e R sobe (dez vezes entre fria e acesa).
- Segunda lei de Ohm: R=ρL/A. Proporcional ao comprimento, inversa à área, inversa ao quadrado do raio. Raio 1/2 → R×4; raio 1/4 → R×16. Esticar até nL mantendo o volume → R×n2.
- Resistividade ρ: do material, em Ω⋅m. Prata e cobre ∼1,7×10−8; nicromo ∼10−6; isolantes >1010. Cobre para conduzir, nicromo para esquentar.
- Temperatura: metais, R=R0(1+αΔT), α≈0,004/°C (cobre); semicondutores e termistores NTC, R cai com T; supercondutor, R=0 abaixo da temperatura crítica (só remissão).
- Reostato de cursor: R(x)=Rmaxx/L; x=0 é fio sem resistência (curto sobre o que estiver em paralelo). Potenciômetro: três terminais, divide a tensão.
- Medir R: ohmímetro com o componente desenergizado; ou voltímetro em paralelo + amperímetro em série e R=U/i.
- Aplicações: filamento fino e longo de tungstênio; chuveiro = 5 m de nicromo (11 Ω); fusível = fio fino que funde; extensão longa = queda de tensão U=Ri; bitola maior = menos resistência por metro.
- Unidades: 1 mm² =10−6 m²; Ω⋅m (resistividade) = Ω/m (resistência de um fio por metro).