Como Funcionam os Resistores e Capacitores?

e aí e com algumas exceções nos últimos vídeos esse capítulo nós falamos bastante sobre a parte teórica do eletromagnetismo mas pessoalmente é uma das partes mais legais de estudar eletromagnetismo é ter uma noção básica de como os principais componentes eletrônicos de praticamente tudo que você usa diariamente funciona o que você precisa se lembrar o seguinte campos elétricos tem a capacidade de mover partículas carregadas essa capacidade a chamada de potencial entre dois pontos de um campo elétrico nós temos uma diferença de potencial esse potencial elétrico não muda numa região mover uma partícula carregada com um elétron

não custa energia essas regiões são chamadas de equipotênciais condutores são materiais que desliga sua estrutura atômica específica se tornam superfícies equipotenciais ou seja cargas elétricas podem se mover quase aqui livremente por eles então os condutores são a forma perfeita de conduzir cargas em movimento mas cargas em movimento tem energia e essa energia quase não é perdida quando elas atravessam um fio condutor em geral feito de metais e são o material perfeito para mover energia na forma de corrente elétrica ok vocês já sabem que ao criarmos uma diferença de potencial que nós vamos abreviar para ter

dp entre dois pontos de um fio uma corrente elétrica será gerada e também sabemos que isso se deve ao princípio de movimentação das cargas em direção a região de maior potencial caso as cargas sejam negativas que é o caso dos eletros isso é basicamente a conservação de energia ou seja se nós temos um conjunto de cargas elétricas e damos a oportunidade delas gastarem energia elas vão fazer isto de acordo com as leis da física e é por isso que a eletricidade é poderosa com um fio de cobre relativamente fino nós podemos conduzir grandes quantidades de

energia e usar isso para realizar trabalho só que as cargas que compõem essa corrente não flui livremente através do fio devido a um fenômeno que nós conhecemos como o resistividade que é exatamente o efeito por trás os stories condutores têm baixa resistividade enquanto resistores tem a atividade a resistividade nasce do fato de que os elétrons não percorrem o fio de maneira ordenada e organizada na verdade você tem um número inimaginável de pequenas cargas se movimentando e colidindo porém em média indo para a mesma direção e isso resulta em uma corrente elétrica esse princípio que acontece

naturalmente em todos os materiais é utilizado também na fabricação de resistores que são dispositivos usados justamente para suprimir ainda mais a passagem de corrente através de um 50 todas as colisões e atritos entre as cargas em um fio tem mais uma consequência importante parte da energia cinética dessas partículas é dissipada na forma de calor isso significa que parte da energia que estava sendo transmitida ao longo do fio ou resistência é perdida para o ambiente esse é o famoso efeito já isso não é necessariamente uma coisa ruim o efeito jaule possibilita a conversão de energia elétrica

em calor de uma forma muito simples e barata ele permite a criação de aquecedores thermos de passar roupa as lâmpadas incandescentes e uma série de outros equipamentos que estão presentes no seu dia a dia através de experimentos nós somos capazes de criar uma forma matemática para descrever o calor que gerado numa resistência de uma forma bem simples é interessante perceber que nós podemos aumentar a dissipação de calor tanto aumentando a resistência de um filme quanto à intensidade da corrente que está percorrendo ele e os resultados são equivalentes talvez você possa estar se perguntando ok mas

como que eu posso saber da resistência de um material em 1827 também tem uma pessoa bem interessada nessa pergunta o físico alemão george homem percebeu que muitos materiais exibiam um comportamento linear entre a diferença de potencial aplicada e a corrente resultante que nós podemos representar através de um gráfico ou seja com uma diferença de potencial duas vezes maior a corrente e também aumentar em duas vezes e a quantidade que relaciona a corrente gerada com a diferença de potencial é justamente a resistividade na verdade mesmo a maior parte do o que não seguiam esse comportamento em

uma forma geral ainda respeitavam ele dentro de um certo intervalo de diferença de potencial aplicada os resistores feitos com esses materiais são conhecidos como únicos a dependência linear que eles exibem nos informa que a diferença de potencial é proporcional a corrente gerada e a constante de proporcionalidade é justamente a resistência do material que também nos diz como a inclinação dessa reta você já deve ter visto a escrita como ver igual aí r ou um igual a r algumas pessoas gostam de usar ver para diferença de potencial e outras gostam de usar o mas é importante

é que elas estão falando da mesma coisa só que usando letras diferentes a forma matemática desse fenômeno é conhecida como a primeira legion e é muito importante no estudo de circuitos elétricos porque todos os resistores ôhmicos obedecem ela é claro que se existe uma primeira lei também existe pelo menos uma segunda a lei que nós acabamos de ver nos mostra a existência de uma resistência intrínseca dos materiais assim como a relação dela com a e-social guia corrente resultante a segunda lei de ohm e existe justamente para complementar a primeira e descrever que tipo de fatores

influenciam no valor final da resistência elétrica de um material a segunda lei diz que a resistência elétrica de um fio depende de dois fatores a geometria dele como o comprimento e a área da seção reta dados por.la e também do material do qual ele é feito representado pela letra grega ro que pode ser facilmente consultar em uma tabela não tem que aumentar o comprimento do fio ou seja aumentar o valor de l imediatamente aumentamos a resistência desse fio e o mesmo tipo de análise pode ser feita para a seção transversal que nós de nós temos

com a quanto menor ela for maior a resistência final do material o que é bem intuitivo se vocês pararem pra pensar que nós estamos mantendo um fluxo constante de elétrons através do fio mas estamos restringindo cada vez mais a passagem dessas partículas diminuindo a área total por onde elas podem passar é tipo apertar uma mangueira enquanto a mesma quantidade de e por ela ou seja as duas legião descrevem todas as propriedades da resistência dos materiais e também nos mostram como nós podemos manipular a resistência de um fio a nosso favor um outro dispositivo importante que

nós devemos citar é chamado de capacitor e essa palavra provavelmente não é estranha para você do primeiro vídeo sobre eletromagnetismo nós discutimos o primeiro protótipo de capacitor a garrafa de leyden ou laden eu fico trocando a pronúncia de vez em quando desculpa não capacitor nada mais é do que um dispositivo capaz de armazenar cargas e consequentemente energia eletrostática mas como que ele faz isso o princípio por trás deles é bem simples imagine que você tem duas placas metálicas separadas por uma distância d ao conectar essas placas em uma fonte de tensão ou seja criar uma

diferença de potencial entre elas um processo de carregamento vai se iniciar elétrons vão começar a preencher essas placas até que o capacitor esteja completamente carregado e nesse processo ocorrerá um as cargas negativas e uma placa e positivas na nessa situação de equilíbrio cada uma dessas placas terá uma carga igual porém com sinais opostos e devido à interação entre essas cargas e o meio um campo elétrico vai surgir entre elas esse campo elétrico tem algumas características bem interessantes a mais importante é que ele é constante em todo o ponto entre as placas do capacitor e vai

depender somente da geometria de isso é a área da placa ea distância entre elas e a diferença de potencial no nosso sistema além disso nós podemos lembrar da conversa sobre superfícies equipotenciais do último vídeo e perceber que qualquer plano horizontal das placas terão potencial eletrostático constante percebo que quando o capacitor estiver carregado ele está na tanto armazenando cargas em suas placas quanto energia no campo elétrico formado entre elas exatamente como nós discutimos no último vídeo essa energia elétrica armazenada pode então ser descarregada no sistema ao se remover a fonte de diferença de potencial de certas

os atores são muito parecidos com as baterias já que ambos tem a função de guardar energia mas é importante lembrar que o capacitor não gera energia elétrica apenas armazena enquanto a bateria faz as duas funções através de reações químicas ok mas como nós podemos saber quanta energia o capacitor pode armazenar na prática nós fazemos isso observando o quanto à carga nós podemos armazenar nas placas por diferença de potencial aplicada essa medida é chamada de capacitância no caso de um capacitor comum de placas paralelas a capacitância tem uma forma matemática bem simples sendo proporcional a geometria

das placas e também ao tipo de material entre elas representado pela letra épsilon agora vamos abrir um parênteses no que eu acabei de falar até agora nós não falamos nada sobre o que vai entre as placas do capacitor a principal característica dos capacitores é justamente a habilidade de armazenar energia elétrica isso significa que quando os elétrons que estão percorrendo o fio chegam até o capacitor eles não podem ir para outra placa a energia não ficará mais armazenada e nós simplesmente teremos um fio comum é por isso que é entre as placas existe um material que

nós chamamos de dielétrico esses materiais se comportam exatamente como isolantes e não permitem a passagem de carga elétrica só que na presença de uma diferença de potencial as cargas desse material colonizam e formam o campo elétrico que nós observamos entre as placas do capacitor e essa polarização do material entre as placas do capacitor de guarda energia elétrica no capacitor polarizar significa separar as cargas positivas e negativas dentro do material então agora entendemos os dispositivos básicos que podem compor o circuito com condutores resistores baterias e capacitores nós podemos investigar como podemos construir neles na prática e

que tipo de utilidade eles podem ter as representações de circuitos são normalmente feitas em forma de desenho um de cada dispositivo elétrico que nós estudamos possui um símbolo específico capacitores são placas paralelas resistores são esses zig zag bateria estão e paralelas como potencial negativo sem galinha menor e o circuito é tudo isso dentro de linhas que representam os condutores por exemplo fios esses símbolos são conectadas por linhas que representam o fio condutor então o circuito é fechado ou aberto através de um interruptor ou chave que vai permitir ou não a passagem de corrente gerada pela

bateria além disso costuma-se dividir um circuito em três elementos principais chamados de nós ramos e malhas você pode tentar imaginar as malhas como sendo circuitos separados que podem ser unidos para formar um circuito maior essas malhas são compostas por ramos e são conectadas através de nós essa divisão é feita por quê em 1845 um físico chamado augusta ou defect of percebeu que existe uma relação entre as diversas malhas de um circuito e também entre os nós que ligam elas os estudos publicados por eles são conhecidos como as leis de kirchhoff e servem justamente para determinar

as correntes em circuitos mais complexos a e deixa eu quero também conhecida como a lei dos clãs ela nos diz que a intensidade de corrente que entra em um nó é sempre igual a que sai e isso é válido não importa a quantidade de correntes entrando ou saindo pensei porque isso está ligado com o princípio muito fundamental na física chamada conservação de carga isso porque todas as partículas que entram em um nó devem seguir por algum ramo já que não existe perda de carga nesse processo as partículas não podem simplesmente isso me apesar dessa lei

nos dar bastante informação ela não é o suficiente para terminar todas as informações sobre a sequência não tem que a lei dos nossos sozinhas não é suficiente para determinar qual é a intensidade das correntes que estão saindo dos nossos em circuitos mais complexos já que a corrente que vai fluir em cada ramo vai depender dos dispositivos elétricos que ele contém para lidar com esse problema nós utilizamos a segunda lei de queijo ou além das malhas essa lei nos diz que é o percorrer o circuito em um dado sentido a soma de todas as diferenças de

potencial em uma malha é sempre e isso nos permite de concurso um circuito complexo em pedaços menores e consequentemente relacionar a diferença de todos os dispositivos que compõem essa malha isso torna o nosso trabalho muito mais simples e nos permite obter todas as diferenças de potenciais em correntes no circuito percebo como essa lei é uma consequência direta da conservação de energia em cada uma dessas vagas as correntes do sistema já estão estabelecidas e o sistema está em equilíbrio então a quantidade de energia no circuito permanece sempre constante inclusive em cada malha separadamente ou seja através

do uso das leis de kirchhoff nós podemos determinar completamente a diferença de potencial e também as correntes que fluem através de um circuito tanto em modo quanto em direção tornando elas a base de toda eletrônica presente na tecnologia moderna só que antes de sair aplicando as leis de kirchhoff normalmente se faz um processo de simplificação do circuito como todo passando de um sistema extremamente complicado para algo um pouco mais fácil de lidar essas e não é feito através da associação dos dispositivos elétricos do circuito no nosso caso resistores e capacitores e ela funciona de forma

um pouco diferente dependendo de seres estão distribuídos em série um depois do outro ou em paralelo um circuito mais complicado muitas vezes é equivalente a outro circuito mais simples vamos usar os resistores comerciais se nós dissemos que temos resistores em série isso significa que eles estão no mesmo ramo do circuito e portanto são percorridos pela mesma corrente elétrica nessa situação nós podemos substituir todos esses resistores por um único outro chamado de resistor efetivo ea resistência deles será dada simplesmente como a soma de todas as resistências no ramo outra situação possível e quando os resistores estão

dispostas em paralelo ou seja a corrente se divide em um novo circuito e cada resistor recebe uma corrente diferente porém todos estão sujeitos ao mesmo potencial elétrico nesse caso também podemos substituir esses resistores em paralelo por um único resistores e como no caso em série só que agora resistência final será dada pela soma do universo das resistências em paralelo e não apenas uma soma direta podemos aplicar o mesmo tipo de associação também para capacitores só que para eles dispostas em série a capacitância resultante ou efetiva é dada como o inverso da soma das capacitâncias individuais

nessa situação a carga elétrica armazenada nas placas de todos os capacitores em série são iguais devido a placa positiva do primeiro capacitor se ligar com a negativa do capacitor seguinte e assim por diante enquanto pra capacitores em paralelo a capacitância efetiva é simplesmente a soma direta das capacitâncias individuais porém nessa disposição eles não necessariamente devem ter carga elétrica armazenada igual mas obrigatoriamente devem sentir o mesmo potencial elétrico curiosamente a forma como ele se associam é completamente oposta os resistores o que exige atenção porque isso é uma fonte de confusão muito comum agora você já tem

uma ideia a nossa vê como tudo eletromagnetismo que discutimos ao longo dos últimos vídeos pode ser usado de fato no dia a dia através do estudo da física por trás de todos esses dispositivos elétricos nós vimos como podemos aproveitar as propriedades que exibem para construir circuitos muito mais complexos que por sua vez serão parte dos mais diversos tipos de equipamentos eletrônicos e eu sei que vimos muita coisa em pouco tempo mas é porque eu estava ligado na tomada nesse último capítulo todo e sim eu guardei a piada ruim para o final te conheço mas finalizamos

toda a parte de eletromagnetismo do curso de física básica do ciência todo dia eu sei que você estavam animadas para esse capítulo eu honestamente eu estou muito satisfeito com o resultado espero que tenha ficado um pouco mais claro como electromagnetismo na área profunda e ainda cheia de coisas para serem descobertas mas ao mesmo tempo como ele é bonito e presente nas tecnologias que revolucionaram os nossos dias muito obrigado e até a próxima [Música] g1 [Música]