Física · 8.ª–12.ª classe
O que é a lei de Ohm?
Resposta curta
A lei de Ohm diz que, num condutor óhmico a temperatura constante, a tensão entre os seus extremos é diretamente proporcional à corrente que o percorre: U = R × I. A constante de proporcionalidade, R, é a resistência elétrica e mede-se em ohm (Ω).
Definição e características
Em 1827, o físico alemão Georg Ohm publicou os resultados das suas experiências com fios metálicos: ao aumentar a tensão aplicada, a corrente aumentava na mesma proporção. Duplicando U, duplicava I. Esta relação de proporcionalidade ficou conhecida como lei de Ohm.
Lei de Ohm
U = R × I · I = U ÷ R · R = U ÷ I U em volt (V) · I em ampere (A) · R em ohm (Ω)
Definição formal vs. explicação simples
- Definição formal: para um condutor óhmico, a razão U ÷ I é constante e igual à resistência R do condutor.
- Explicação simples: a resistência é a «dificuldade» que o condutor oferece à passagem da corrente. Com a mesma tensão, quanto maior a resistência, menor a corrente.
Terminologia essencial
- Tensão (diferença de potencial), U: energia fornecida por unidade de carga; mede-se com o voltímetro, ligado em paralelo.
- Intensidade da corrente, I: carga que passa por segundo; mede-se com o amperímetro, ligado em série.
- Resistência, R: 1 Ω é a resistência de um condutor que, sob 1 V, é percorrido por 1 A.
- Condutor óhmico: aquele cuja resistência se mantém constante quando U e I variam (um fio metálico a temperatura constante, uma resistência de carvão).
Gráfico U–I
Num condutor óhmico, o gráfico de U em função de I é uma reta que passa pela origem; o declive da reta é a resistência R. Num condutor não óhmico (lâmpada de filamento, díodo), a curva não é uma reta e o quociente U ÷ I muda de ponto para ponto.
| Condutor | Gráfico U–I | R = U ÷ I |
|---|---|---|
| Óhmico (fio, resistor) | reta pela origem | constante |
| Não óhmico (lâmpada de filamento) | curva | varia com a tensão e a temperatura |
Exemplos do quotidiano
Exemplo 1 — Calcular a tensão
Enunciado: Um resistor de 20 Ω é percorrido por uma corrente de 0,5 A. Qual é a tensão aos seus terminais?
Resolução:
- Dados: R = 20 Ω; I = 0,5 A.
- U = R × I = 20 × 0,5 = 10.
Resposta: U = 10 V. Verificação: 10 ÷ 20 = 0,5 A.
Exemplo 2 — Calcular a resistência
Enunciado: Ligou-se uma resistência a uma bateria de 12 V e o amperímetro marcou 3 A. Qual é o valor da resistência?
Resolução:
- R = U ÷ I.
- R = 12 ÷ 3 = 4.
Resposta: R = 4 Ω. Verificação: 4 × 3 = 12 V.
Exemplo 3 — Calcular a corrente
Enunciado: Um aquecedor com resistência de 44 Ω é ligado a uma tomada de 220 V. Que corrente o percorre?
Resolução:
- I = U ÷ R.
- I = 220 ÷ 44 = 5.
Resposta: I = 5 A. Verificação: 44 × 5 = 220 V.
Exemplo 4 — Nível de exame: o condutor é óhmico?
Enunciado: Num ensaio com um condutor mediram-se os pares (U; I): (2 V; 0,1 A), (4 V; 0,2 A), (6 V; 0,3 A), (8 V; 0,4 A). (a) O condutor é óhmico? (b) Qual é a sua resistência? (c) Que corrente se espera com 10 V?
Resolução:
- Calcule U ÷ I em cada ponto: 2 ÷ 0,1 = 20; 4 ÷ 0,2 = 20; 6 ÷ 0,3 = 20; 8 ÷ 0,4 = 20.
- O quociente é constante, logo U é proporcional a I.
- Com R = 20 Ω, I = 10 ÷ 20 = 0,5 A.
Resposta: (a) sim, é óhmico; (b) R = 20 Ω; (c) 0,5 A. Verificação: os pontos alinham-se numa reta pela origem; 0,5 A × 20 Ω = 10 V.
Importância e aplicações
A lei de Ohm é a ferramenta base da análise de circuitos: permite escolher a resistência de um LED, dimensionar o fio de uma extensão, prever a corrente num aquecedor ou calcular a queda de tensão num cabo comprido. Os eletricistas e técnicos de eletrónica usam-na diariamente, e os restantes temas de circuitos (resistência equivalente, potência) apoiam-se nela.
Como aparece nos exames
Aparece em três formas: substituição direta na fórmula, leitura de tabelas e gráficos U–I (para decidir se o condutor é óhmico) e problemas com circuitos em série ou em paralelo, onde se combina com a resistência equivalente.
Erros frequentes
- Dizer que a lei de Ohm vale para qualquer componente. Só é válida para condutores óhmicos; numa lâmpada de filamento a resistência aumenta com o aquecimento.
- Tratar R como se dependesse de U e I. R = U ÷ I é a definição operacional, mas num óhmico R é uma propriedade do condutor (material, comprimento, secção); não muda se se alterar a tensão.
- Usar mA ou kΩ sem converter. 250 mA = 0,25 A; 2 kΩ = 2 000 Ω.
- Trocar a fórmula e escrever U = R ÷ I. Use o triângulo U sobre R·I para não falhar.
- Ligar o voltímetro em série ou o amperímetro em paralelo.
Exercícios propostos
1Exercício 1
Um resistor de 15 Ω é percorrido por 2 A. Calcule a tensão aplicada.
Ver solução
U = R × I = 15 × 2 = 30 V.
2Exercício 2
Uma lanterna tem uma lâmpada que, ligada a 6 V, é percorrida por 0,3 A. Que resistência tem nessas condições?
Ver solução
R = U ÷ I = 6 ÷ 0,3 = 20 Ω.
3Exercício 3
Um resistor de 40 Ω é percorrido por 250 mA. Qual é a tensão aos seus terminais?
Ver dica
250 mA = 0,25 A.
Ver solução
U = R × I = 40 × 0,25 = 10 V.
4Exercício 4
O gráfico U–I de um resistor é uma reta que passa pela origem e pelo ponto (I = 3 A; U = 12 V). (a) Qual é a resistência? (b) Que corrente passa com 20 V?
Ver solução
(a) R = 12 ÷ 3 = 4 Ω. (b) I = 20 ÷ 4 = 5 A.
5Exercício 5
Uma lâmpada de filamento foi testada: com 1 V passou 0,10 A; com 6 V passou 0,30 A. A lâmpada obedece à lei de Ohm? Justifique.
Ver solução
Com 1 V: R = 1 ÷ 0,10 = 10 Ω. Com 6 V: R = 6 ÷ 0,30 = 20 Ω. Como R não é constante, a lâmpada não obedece à lei de Ohm (o filamento aquece e a resistência aumenta).
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre a lei de Ohm e a definição de resistência?
A definição R = U ÷ I pode calcular-se para qualquer componente, num dado ponto de funcionamento. A lei de Ohm afirma algo mais: que esse quociente é constante. Só os condutores óhmicos a temperatura constante a cumprem.
Onde se aplica a lei de Ohm na prática?
Escolhe-se a resistência a pôr em série com um LED, calcula-se a corrente num ferro de engomar ou verifica-se se um cabo de extensão aguenta o aparelho ligado. Também serve para testar componentes com um multímetro.
Porque é que a corrente diminui quando aumenta a resistência?
Porque, com a mesma tensão, I = U ÷ R: uma resistência maior opõe mais dificuldade ao movimento das cargas. Por exemplo, com 12 V, uma resistência de 4 Ω deixa passar 3 A, mas uma de 12 Ω só deixa passar 1 A.
Que erros os estudantes cometem sobre a lei de Ohm?
Os mais frequentes são aplicá-la a componentes não óhmicos, esquecer as conversões de mA e kΩ e confundir qual instrumento se liga em série e qual em paralelo.
Resumo
- U = R × I, com U em volt, I em ampere e R em ohm.
- Vale para condutores óhmicos: o gráfico U–I é uma reta pela origem e R é constante.
- Com U fixo, mais R implica menos I.
- A resistência é o declive do gráfico U–I num condutor óhmico.
- Lâmpadas de filamento e díodos são não óhmicos.
- Converta sempre mA em A e kΩ em Ω.
Onde aprofundar
- O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- O Sistema Internacional de Unidades (BIPM), para as definições de volt, ampere e ohm.
- O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulo sobre corrente, resistência e lei de Ohm.
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