Corrente elétrica, resistores, capacitores e circuitos
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Resumo
Corrente elétrica: i = Δq/Δt (ampère = C/s). Sentido convencional: do potencial maior para o menor (oposto ao movimento dos elétrons).
Resistores
- 1ª lei de Ohm: U = R·i (resistor ôhmico: R constante).
- 2ª lei de Ohm: R = ρL/A — maior comprimento → maior R; maior área → menor R; ρ depende do material e da temperatura.
- Potência: P = U·i = R·i² = U²/R (watt). Energia: E = P·Δt (kWh na conta de luz). Dissipação em calor = efeito Joule.
Associações de resistores
- Série: mesma corrente; R_eq = R₁ + R₂ + … (maior que cada um); tensões se somam.
- Paralelo: mesma tensão; 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + … (menor que o menor); correntes se somam. Dois iguais em paralelo: R/2. Instalações residenciais são em paralelo.
Capacitores: armazenam carga e energia no campo elétrico. C = Q/U (farad). Placas paralelas: C = ε·A/d; dielétrico aumenta C. Energia: E = C·U²/2. Associação inversa à dos resistores: paralelo soma (C_eq = C₁ + C₂); série: 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂.
Circuitos — leis de Kirchhoff: nós (soma das correntes que chegam = soma das que saem; conservação da carga) e malhas (soma das tensões numa malha fechada = zero; conservação da energia). Gerador real: U = ε − r·i.
Medidores: amperímetro em série (ideal: resistência nula); voltímetro em paralelo (ideal: resistência infinita).
Pegadinha Cebraspe. "Associando resistores em paralelo, a resistência equivalente é maior que a de cada resistor" → errado: em paralelo é menor que a menor delas.
Visão geral
Em corrente contínua, o capacitor carregado bloqueia a corrente (funciona como circuito aberto). O curto-circuito liga pontos por resistência quase nula, causando corrente muito alta (fusíveis e disjuntores protegem).
Regra
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Exemplo. Fonte de 12 V com R₁ = 4 Ω e R₂ = 2 Ω:
- Série: R_eq = 6 Ω; i = 2 A; U₁ = 8 V; U₂ = 4 V; P total = 24 W.
- Paralelo: R_eq = 4·2/(4+2) ≈ 1,33 Ω; i₁ = 3 A; i₂ = 6 A; i total = 9 A.
| Resistores | Capacitores | |
|---|---|---|
| Série | Soma direta | Soma dos inversos |
| Paralelo | Soma dos inversos | Soma direta |
Pontos-chave
- Lâmpada de maior potência, sob mesma tensão, tem menor resistência (P = U²/R).
- Chuveiro no "inverno" usa menor R (mais potência).
- Resistividade de metais aumenta com a temperatura.
- Capacitor em circuito RC carrega com constante de tempo τ = R·C.
Como a banca cobra
- "Em resistores associados em série, a corrente é a mesma em todos" → certo.
- "Dobrando o comprimento de um fio, mantidos material e área, sua resistência dobra" → certo.
- "O voltímetro ideal deve ter resistência interna nula" → errado (infinita).
- "Capacitores em paralelo têm capacitância equivalente igual à soma das capacitâncias" → certo.
- "A lei dos nós de Kirchhoff decorre da conservação da energia" → errado (conservação da carga).
Mapa mental
Corrente
- i = Δq/Δt
- Sentido convencional: + para −
Ohm
- U = R·i
- R = ρL/A
- P = U·i = R·i² = U²/R
Resistores
- Série: mesma corrente, soma R
- Paralelo: mesma tensão, R menor
Capacitores
- C = Q/U; placas: εA/d
- Energia CU²/2
- Paralelo soma, série inversos
Circuitos
- Nós: conservação da carga
- Malhas: conservação da energia
- Amperímetro série; voltímetro paralelo
⚠️ Pegadinha
- Paralelo reduz resistência
Questão 1, Certo ou Errado
Associando resistores em paralelo, a resistência equivalente é maior que a de cada resistor.
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Gabarito: Errado
Errado. Em paralelo, 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + ..., e o resultado é menor que a menor das resistências; a resistência equivalente maior que cada uma ocorre na associação em série.
Questão 2, Certo ou Errado
Dois resistores de 10 Ω em série têm resistência equivalente de 20 Ω, e em paralelo, de 5 Ω.
Revelar gabarito
Gabarito: Certo
Certo. Em série, somam-se os valores: 10 + 10 = 20 Ω; em paralelo, dois resistores iguais resultam em R/2, ou seja, 10/2 = 5 Ω, como indica o item.
Questão 3, Certo ou Errado
Um chuveiro de 220 V que consome corrente de 20 A tem potência de 4.400 W.
Revelar gabarito
Gabarito: Certo
Certo. A potência elétrica é dada por P = U·i; multiplicando 220 V por 20 A, encontram-se 4.400 W, valor que coincide com o afirmado para esse chuveiro.
Questão 4, Certo ou Errado
O voltímetro ideal deve ser ligado em série com o elemento cuja tensão se deseja medir.
Revelar gabarito
Gabarito: Errado
Errado. O voltímetro é ligado em paralelo com o elemento, e seu modelo ideal tem resistência infinita, para não desviar corrente; quem é ligado em série é o amperímetro.
Questão 5, Certo ou Errado
Dobrando o comprimento de um fio, mantidos material e espessura, sua resistência dobra.
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Gabarito: Certo
Certo. Pela 2ª lei de Ohm, R = ρL/A, a resistência é diretamente proporcional ao comprimento; mantidos o material e a seção transversal, dobrar L dobra a resistência.
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Leis de Ohm
1ª: U = R·i. 2ª: R = ρL/A (maior comprimento → maior R; maior área → menor R).
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Resistores em série × paralelo
Série: mesma corrente; R_eq = soma. Paralelo: mesma tensão; R_eq menor que a menor. Dois iguais em paralelo: R/2.
- Revelar resposta
Potência elétrica
P = U·i = R·i² = U²/R; energia E = P·Δt; dissipação em calor = efeito Joule.
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Amperímetro × voltímetro
Amperímetro em série (ideal: resistência nula). Voltímetro em paralelo (ideal: resistência infinita).
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Leis de Kirchhoff
Nós: correntes que chegam = que saem (carga). Malhas: soma das tensões = 0 (energia).
- Revelar resposta
Capacitor
Armazena carga e energia (C = Q/U). Em corrente contínua, depois de carregado, não passa corrente pelo ramo.
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