Leis de Ohm

As leis de Ohm são um conjunto de equações que exploram a relação entre as principais grandezas da Eletrodinâmica: tensão, corrente elétrica e resistência. A primeira lei de Ohm determina a relação entre a tensão elétrica e a resistência equivalente de um circuito. A segunda lei de Ohm descreve como as características físicas de um resistor determinam o valor da resistência elétrica. A terceira lei de Ohm explica a potência dissipada de um receptor elétrico.

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Resumo sobre leis de Ohm

• Leis de Ohm são um conjunto de equações criadas por Georg Simon Ohm.
• A primeira lei de Ohm determina a relação entre tensão elétrica e resistência equivalente.
• A segunda lei de Ohm descreve o valor da resistência elétrica a partir de características.
• A terceira lei de Ohm explica a potência elétrica dissipada em receptores.
• As fórmulas das leis de Ohm usam as principais grandezas da Eletrodinâmica: tensão elétrica, corrente elétrica e resistência elétrica.

O que são as leis de Ohms?

As leis de Ohm são um conjunto de equações utilizadas em diversos contextos para descrever as grandezas presentes na Eletrodinâmica. Fundadas em 1820 pelo físico alemão Georg Simon Ohm, são até hoje fundamentais para análise de circuitos elétricos e de seus componentes.

Primeira lei de Ohm

A primeira lei de Ohm estabelece que a diferença de potencial de um gerador (tensão elétrica) e a corrente elétrica presente em um circuito sejam linearmente proporcionais, de acordo com a resistência elétrica equivalente. Caso o resistor seja ôhmico, ou ideal, a relação entre tensão elétrica e corrente elétrica é diretamente proporcional.

Veja também: Primeira lei de Ohm — confira mais detalhes sobre essa lei

Segunda lei de Ohm

A segunda lei de Ohm determina como as principais características de um resistor determinam sua resistência elétrica. Tomando como exemplo um elemento cilíndrico, o valor absoluto da resistência é inversamente proporcional à sua área e diretamente proporcional ao seu comprimento.

Acesse também: Segunda lei de Ohm — confira mais detalhes sobre essa lei

Terceira lei de Ohm

A terceira lei de Ohm, embora formalmente não seja conhecida como uma lei propriamente dita, representa como as grandezas da Eletrodinâmica estão relacionadas na descrição da potência elétrica de receptores ligados em qualquer circuito elétrico. De uma forma geral, a potência pode ser associada à transformação da energia elétrica em trabalho ou em energia térmica.

Fórmulas das leis de Ohm

→ Fórmula da primeira lei de Ohm

\(U=R_{eq} \cdot i\)

• U – Diferença de potencial (V)
• R_eq – Resistência equivalente (Ω)
• i – Corrente elétrica (A)

→ Fórmula da segunda lei de Ohm

\(R= \rho \cdot \frac{L}{A} \)

• R – Resistência elétrica (Ω)
• Ρ – Resistividade elétrica (Ω·m)
• L – Comprimento (m)
• A – Área transversal (m²)

→ Fórmulas da terceira lei de Ohm

\(P_{ot}=U \cdot i \)

• P_ot – Potência elétrica (W)
• U – Diferença de potencial (V)
• i – Corrente elétrica (A)
• R – Resistência elétrica (Ω)

E suas variações:

\(P_{ot}= \frac{U^2}{R} \text{ ou } P_{ot}=i^2 \cdot R\)

Exercícios resolvidos sobre leis de Ohm

(Albert Einstein - Medicina 2023) Em uma aula de eletricidade, o professor pede a um dos estudantes que faça contato entre os dois polos de uma pilha utilizando um clip metálico de resistência elétrica desprezível, como mostrado na figura. Depois de alguns segundos, o estudante nota que a pilha ficou bastante quente, a ponto de não conseguir segurá-la com suas mãos.

Em seguida, o professor comenta que esse aquecimento é uma demonstração do efeito Joule

que, nesse caso, foi bastante intenso porque, pela pilha, circulou a maior corrente elétrica que

pode atravessá-la, chamada “corrente de curto-circuito”, uma vez que o clip metálico

A) igualou a diferença de potencial entre os extremos da pilha à sua força eletromotriz.  

B) inverteu as polaridades da pilha, transformando-a em um receptor elétrico.  

C) tornou nula a diferença de potencial entre os extremos da pilha.  

D) diminuiu a resistência interna da pilha a um valor desprezível.  

E) elevou a força eletromotriz da pilha.   

Resolução:

Alternativa C.

Se a resistência do clip é nula, a DDP entre os terminais da pilha também anula-se.

\(V_A-V_B=R\cdot i_c\\ VA-VB=0\cdot i_c\\ VA-VB=0\\ U=0 \)

Questão 2

(PUC) Um circuito elétrico é armado com uma fonte e três resistores com resistências R₁ = 1,0 kΩ, R₂ = 2,0 kΩ e R₃ = 4,0 kΩ, como mostrado na figura.

Sabendo que a corrente que passa por R₃ é 2,0 mA, qual é, em volts, a voltagem da fonte?

A) 8   

B) 12   

C) 14   

D) 16   

E) 18  

Alternativa C.

Corrente que passa por R₂:

\(U_2=U_3\\ R_2i_2=R_3i_3\\ 2\cdot i_2=4\cdot 2\\ i_2=4 mA\)

Corrente total do circuito:

\(i=i_2+i_3=6 mA\)

Resistência equivalente do circuito:

\(R_{eq}=1+2\cdot 42+4\\ R_{eq}=\frac{7}{3} kΩ\)

Voltagem da fonte:

\(\epsilon =R_{eq}\cdot i\\ \epsilon=\frac{7}{3}\cdot 6\\ \therefore \epsilon=14 V \)

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, c2009 vol 3.

HEWITT, P. G. Física conceitual. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.

MACHADO, Kleber Daum, Teoria do Eletromagnetismo Volume I, Ed. UEPG, Ponta Grossa.