O que é um resistor? – Noções básicas de circuito

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UMA resistor é um componente elétrico passivo de dois terminais que limita a corrente que flui nos circuitos elétricos ou eletrônicos. Sua propriedade de resistir ao fluxo de corrente é chamada resistência, Expresso em ohm (Ω), em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm. Os resistores estão disponíveis em tamanhos diferentes. Seu tamanho é diretamente proporcional à sua potência nominal. A classificação de potência é a quantidade máxima de energia que um resistor pode dissipar sem ser danificado pelo acúmulo excessivo de calor. Quanto maior a área de superfície coberta por um resistor, mais energia ele pode dissipar.

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Tipos de resistores

Na verdade, existem dois tipos de resistores: fixo e variável.

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Tipos de resistores

Resistores fixos são projetados para definir as condições corretas em um circuito. Seus valores nunca devem ser alterados para ajustar o circuito, pois esses foram determinados durante a fase de projeto. Pode ter uma composição de carbono ou um tipo de enrolamento com fio e chip. Também pode ser feito com uma mistura de carbono finamente moído ou ser muito pequeno em tamanho e para alta potência.

Resistores variáveis tem elementos resistores fixos mais um controle deslizante. O controle deslizante bate no elemento principal do resistor para que haja três conexões; dois estão conectados ao terceiro elemento e um ao controle deslizante. Exemplos disso são potenciômetros, reostatos, aparadores e assim por diante.

Como funcionam os resistores?

A fiação de um resistor em um circuito reduzirá a corrente em uma quantidade precisa. Se você observar os resistores do lado de fora, eles provavelmente terão a mesma aparência. No entanto, se você a abrir, verá uma haste de cerâmica isolante atravessando o meio com fio de cobre enrolado do lado de fora. A resistência depende dessas espiras de cobre. Quanto mais fino o cobre, maior a resistência, pois é mais difícil os elétrons passarem por ele. Como descobrimos, é mais fácil para os elétrons fluir em alguns materiais condutores do que isoladores.

George Ohm estudou a relação entre resistência e o tamanho do material usado para fabricar o resistor. Ele provou que a resistência (R) de um material aumenta à medida que seu comprimento aumenta. Isso significa que os fios mais longos e mais finos oferecem mais resistência. Por outro lado, a resistência diminui à medida que a espessura dos fios aumenta. Dito isto, Georg Ohm apresentou uma equação que explica essa relação:

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onde ρ = resistividade (Ω-m)

Nota: Os condutores têm resistividade muito menor que os isoladores. À temperatura ambiente, o alumínio chega a cerca de 2,8 x 10-8 ,M, enquanto o cobre é significativamente menor em 1,7 x 10-8 Ω-m. O silício tem uma resistividade de cerca de 1000 µm e o vidro mede cerca de 1012 µm. A resistividade varia para diferentes materiais.

Código de cores do resistor

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Resistor codificado por cores de 4 bandas

Para um resistor com código de cores de quatro bandas, a 1ª e a 2ª bandas representam o 1º e o 2º dígito significativo, enquanto a 3ª banda representa o multiplicador e a 4ª banda representa a tolerância.

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Resistor codificado por cores de 5 bandas

Para um resistor codificado por cores de cinco bandas (resistor de alta precisão), a 1ª, 2ª e 3ª bandas representam o 1º, 2º e 3º dígitos significativos, enquanto a 4ª banda é o multiplicador e a 5ª banda é a tolerância.

Para alguns resistores codificados por cores de quatro bandas, outra banda extra (5ª banda) indica a confiabilidade em porcentagem de falhas por 1000 horas (1000h) de uso.

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Tabela de codificação de cores do resistor

Resistores SMD

SMD significa Dispositivo montado na superfície. É usado para criar a tecnologia Surface Mount. Os SMDs têm pequenos fios ou pinos soldados nas almofadas na superfície da placa, em vez dos fios que passam pelo PCB. Isso elimina a necessidade de orifícios na placa e permite que os dois lados da placa sejam usados ​​mais completamente. Como os SMDs são muito pequenos, não há espaço para o código tradicional da banda de cores ser impresso neles. Por esse motivo, novos códigos SMD foram desenvolvidos.

Sistema EIA-96

Este sistema é baseado na série E96, visando resistores com 1% de tolerância. Os valores são indicados por dois (2) números, para indicar o valor do resistor e uma (1) letra para o multiplicador. Os dois números representam um código que indica um valor de resistência com três dígitos significativos. As tabelas abaixo mostram o valor de cada código. Por exemplo, 38C = 24300 ± 1%.

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Código do resistor SMD
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Tabela de Valores para Sistema EIA-96

Sistema de três e quatro dígitos

Nesse sistema, os dois ou três primeiros dígitos indicam o valor numérico da resistência do resistor e o último dígito fornece um multiplicador – a potência de dez pela qual multiplicar o valor do resistor fornecido. Por exemplo:

  • 273 = 27 Ω x 103 ou 27.000 Ω (27 kΩ)
  • 7992 = 799 Ω x 102 ou 79.900 Ω (79,9 kΩ)

Nota: A letra “R” é usada para indicar a posição de um ponto decimal para valores de resistência inferiores a 10 ohms. Por exemplo, 0R5 seria 0,5Ω e 0R01 seria 0,01Ω.

Resistência Potência

Sempre que uma corrente passa através de um resistor devido à presença de uma tensão, a energia elétrica é perdida na forma de calor. Quanto maior o fluxo de corrente, mais quente será o resistor. Um resistor pode funcionar em qualquer combinação de tensão e corrente, desde que não exceda a potência nominal que um resistor pode converter em calor ou absorver sem nenhum dano.

Resistência Potência é definida como a quantidade de calor que um resistor pode suportar sem sacrificar seu desempenho em nenhum tempo definido. Na lei de Ohm, quando uma corrente flui através de uma resistência, uma tensão cai através dela, produzindo um produto que se relaciona à energia. Em outras palavras, se a resistência estiver sujeita a uma tensão, ou se ela conduzir uma corrente, ela sempre consumirá energia elétrica. Diante disso, podemos dizer que essas três quantidades – potência, tensão e corrente estão em um triângulo de potência.

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Triângulo de potência do resistor

Usar o triângulo de potência do resistor é a melhor maneira de calcular a potência dissipada em um resistor, se soubermos os valores da tensão e corrente nele. Além disso, a lei de Ohms nos permite calcular a dissipação de energia, considerando o valor de resistência do resistor. Podemos obter duas variações alternativas da expressão acima para a potência do resistor, se conhecermos os valores de pelo menos dois entre as três voltagens, corrente e resistência.

Com base no triângulo de energia, a dissipação de energia elétrica de qualquer resistor em um circuito CC pode ser calculada usando uma das três fórmulas padrão a seguir:

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onde V é a tensão através do resistor em Volts, I é a corrente que flui através do resistor em Amperes e R é a resistência do resistor em Ohmss (Ω).

Tipos de materiais resistores

Abaixo estão diferentes tipos de materiais de resistores, seus prós e contras e seus usos:

  1. Composto de carbono é constituído por uma mistura de partículas finas de carbono e um material cerâmico não condutor prensado em forma cilíndrica e cozido. O valor da resistência depende das dimensões do corpo e da proporção entre carbono e material cerâmico. Quanto mais carbono você adicionar, menor será a resistência. Os resistores de composição de carbono são notavelmente confiáveis, mas têm baixa precisão com uma tolerância máxima de cerca de 5%.
  2. Filme de carbono é um filme de carbono puro encerrado em um núcleo cilíndrico isolante, cortado em espiral para aumentar o caminho resistivo. É mais preciso que o composto de carbono. No entanto, em aplicações que exigem alta estabilidade de pulso, são utilizados resistores especiais de filme de carbono.
  3. Filmes de metal são produzidos com nitreto de tântalo, mas com mais freqüência são feitos usando o Nichrome. Uma combinação de cerâmica e metal é usada como material resistivo. Possui melhor estabilidade, coeficiente de temperatura e tolerância que os filmes de carbono. As tolerâncias típicas estão entre 0,5% e 2% com um coeficiente de temperatura entre 50 e 100 ppm / K. A estabilidade é mais baixa que a corda enrolada, mas suas propriedades de alta frequência são melhores.
  4. Ferida por fio é criado usando um fio de resistência do enrolamento que possui um núcleo não condutor em espiral. O fio de resistência é composto de níquel-cromo e o núcleo é de cerâmica ou fibra de vidro, com um revestimento protegido com esmalte vítreo. Não é adequado para aplicações superiores a 50kHz, uma vez que o enrolamento espiral tem efeitos capacitivos e indutivos. É melhor usado para alta precisão ou para aplicações de alta potência.
  5. UMA precisão resistor é uma folha metálica fina a granel que é cimentada em um substrato de cerâmica. É o tipo mais preciso e estável e possui um coeficiente de resistência a temperaturas muito baixas, usado em aplicações com requisitos de alta precisão.
  6. Filme de óxido de metal. Ao contrário do filme metálico, seu material resistivo é geralmente um óxido de metal, como o óxido de estanho. É útil em aplicações que exigem maior resistência porque possui uma temperatura operacional mais alta que a torna mais confiável e estável.
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Resumo dos principais indicadores de desempenho de cada material do resistor

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