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Lei de Ohm e potência elétrica: guia com exemplos
Leitura de 7 min · Equipe bitGateLab
Quase todo cálculo em eletrônica começa com três grandezas: tensão, corrente e resistência. A lei de Ohm une as três em uma única fórmula, e a potência indica quanta energia se converte em calor a cada segundo. Aqui você vai aprender a usar as duas, a ler o valor de um resistor pelas faixas de cores e a escolher um que não queime. Com isso você já consegue calcular o resistor de um LED, verificar se um circuito está bem dimensionado e entender o que um multímetro mostra.
Tensão, corrente e resistência
A tensão (V, em volts) é a diferença de potencial entre dois pontos: aquilo que "empurra" as cargas. A corrente (I, em ampères) é a quantidade de carga que passa por um ponto a cada segundo. A resistência (R, em ohms, Ω) mede o quanto um elemento se opõe à passagem dessa corrente.
Em um resistor linear, a corrente é proporcional à tensão aplicada. Essa é a lei de Ohm:
V = I · R I = V / R R = V / I
Se você dobrar a tensão sobre um resistor fixo, a corrente dobra. Se dobrar a resistência com a mesma tensão, a corrente cai pela metade. Vale a pena trabalhar com prefixos: uma tensão em volts dividida por uma resistência em kΩ dá diretamente a corrente em mA (12 V / 4 kΩ = 3 mA).
Exemplo 1. Uma fonte de 12 V alimenta um resistor de 470 Ω, como na figura. Qual é a corrente que circula?
- I = V / R = 12 V / 470 Ω.
- I = 0.02553 A ≈ 25.5 mA.
Potência elétrica
A potência (P, em watts) é a rapidez com que um elemento recebe ou fornece energia. Para qualquer elemento, P = V · I. Em um resistor, toda essa potência se converte em calor. Substituindo a lei de Ohm, você obtém mais duas formas, muito úteis quando só conhece dois dados:
P = V · I P = I² · R P = V² / R
Repare no quadrado: se você dobrar a corrente em um resistor, o calor que ele produz é multiplicado por quatro. É por isso que os cabos que conduzem muita corrente esquentam tanto, mesmo que sua resistência seja pequena.
A energia consumida é a potência vezes o tempo: E = P · t. Um elemento de 60 W ligado por 3 horas consome 180 Wh, ou seja, 0.18 kWh.
Exemplo 2. No circuito anterior (12 V, 470 Ω), quanta potência o resistor dissipa?
- Com P = V² / R: P = 144 / 470 = 0.306 W.
- Verificação com P = V · I: 12 V × 0.02553 A = 0.306 W. Confere.
- Um resistor comum de 1/4 W (0.25 W) superaqueceria. Você precisa de um de 1/2 W no mínimo, e de preferência de 1 W para trabalhar com folga.
Código de cores
Os resistores de terminais trazem faixas coloridas que indicam seu valor. No código de quatro faixas, as duas primeiras são dígitos, a terceira é o multiplicador (potência de 10) e a quarta é a tolerância. A faixa de tolerância costuma ficar um pouco afastada das demais; comece a ler pela outra extremidade.
| Cor | Dígito | Multiplicador | Tolerância |
|---|---|---|---|
| Preto | 0 | ×1 | — |
| Marrom | 1 | ×10 | ±1 % |
| Vermelho | 2 | ×100 | ±2 % |
| Laranja | 3 | ×1 000 | — |
| Amarelo | 4 | ×10 000 | — |
| Verde | 5 | ×100 000 | ±0.5 % |
| Azul | 6 | ×1 000 000 | ±0.25 % |
| Violeta | 7 | — | ±0.1 % |
| Cinza | 8 | — | ±0.05 % |
| Branco | 9 | — | — |
| Dourado | — | ×0.1 | ±5 % |
| Prateado | — | ×0.01 | ±10 % |
Exemplos: marrom-preto-vermelho-dourado é 10 × 100 = 1 000 Ω = 1 kΩ ±5 %. Amarelo-violeta-laranja-dourado é 47 × 1 000 = 47 kΩ ±5 %. Vermelho-vermelho-marrom é 22 × 10 = 220 Ω. No código de cinco faixas (resistores de precisão) há três dígitos antes do multiplicador.
A tolerância indica a faixa em que o valor real pode estar. Um resistor de 1 kΩ ±5 % pode medir entre 950 Ω e 1 050 Ω e ainda assim estar dentro da especificação.
Potência nominal: como escolher o resistor certo
Além do valor em ohms, cada resistor tem uma potência nominal: a máxima que ele pode dissipar continuamente sem se danificar. Os de terminais mais comuns são de 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1 W e 2 W; quanto maior o corpo, mais calor ele suporta. A regra prática é escolher uma potência nominal de pelo menos o dobro da que você calculou, porque o resistor também aquece por causa do ambiente e por estar perto de outros componentes.
Exemplo 3. Você quer acender um LED vermelho com 5 V. O LED tem uma queda de cerca de 2 V e você quer que passem uns 15 mA.
- A tensão que o resistor deve absorver é 5 V − 2 V = 3 V.
- R = 3 V / 0.015 A = 200 Ω. O valor comercial mais próximo acima é 220 Ω.
- Com 220 Ω: I = 3 V / 220 Ω = 13.6 mA, suficiente para o LED brilhar bem.
- Potência no resistor: P = 3 V × 0.0136 A = 0.041 W = 41 mW.
- Um resistor de 1/4 W (250 mW) é mais que suficiente; até um de 1/8 W (125 mW) atende à regra do dobro.
Ponto-chave: a lei de Ohm descreve resistores lineares. Um LED, um diodo ou uma lâmpada incandescente não obedecem a V = I · R com um valor fixo de R; por isso, no exemplo do LED, aplicamos a lei de Ohm apenas ao resistor.
Erros comuns
- Misturar unidades: dividir volts por kΩ e escrever o resultado em ampères. Volts divididos por kΩ dão mA.
- Calcular a potência com a tensão da fonte em vez da tensão que realmente cai sobre o resistor.
- Escolher o resistor apenas pelo valor em ohms e esquecer a potência nominal.
- Ler o código de cores ao contrário, começando pela faixa dourada ou prateada.
- Achar que um pequeno aumento de corrente quase não altera o calor: a potência cresce com o quadrado da corrente.
Experimente no simulador
Comprovar a lei de Ohm com medições é a melhor maneira de fixá-la. No simulador você pode montar o circuito da figura e medir tudo sem risco de queimar nada.
- Coloque uma fonte de tensão CC e ajuste-a para 12 V.
- Coloque um resistor de 470 Ω e ligue-o entre os terminais da fonte.
- Ligue o multímetro em série para medir a corrente e compare-a com os 25.5 mA calculados.
- Meça a tensão sobre o resistor com o multímetro em paralelo.
- Mude a tensão da fonte para 6 V e depois para 24 V; observe que a corrente muda na mesma proporção.
- Calcule a potência em cada caso e observe como ela quadruplica quando a tensão dobra.
Exercícios
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Um resistor de 1.8 kΩ está ligado a 9 V. Calcule a corrente e a potência.
Ver resposta
I = 9 V / 1.8 kΩ = 5 mA. P = 9 V × 5 mA = 45 mW.
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Um resistor tem as faixas laranja-laranja-vermelho-dourado. Qual é o seu valor e entre que valores ele pode medir?
Ver resposta
33 × 100 = 3 300 Ω = 3.3 kΩ ±5 %. Pode medir entre 3 135 Ω e 3 465 Ω.
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Você tem um resistor de 100 Ω e 1/4 W. Qual é a tensão máxima que pode aplicar a ele e que corrente circularia nesse caso?
Ver resposta
De P = V² / R: V = √(0.25 × 100) = √25 = 5 V. A corrente seria I = 5 V / 100 Ω = 50 mA. Verificação: 5 V × 0.05 A = 0.25 W. Para trabalhar com folga, convém ficar bem abaixo desse limite.
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Um aquecedor funciona com 24 V e consome 1 A. Qual é a sua resistência, a sua potência e quanta energia ele consome em 2 horas?
Ver resposta
R = 24 V / 1 A = 24 Ω. P = 24 V × 1 A = 24 W. E = 24 W × 2 h = 48 Wh (0.048 kWh).
Próximo passo: aprenda a analisar circuitos com vários ramos em Leis de Kirchhoff.