Lei de Ohm. História e padrão

A Lei de Ohm é uma fórmula que expressa a relação matemática entre corrente, voltagem e resistência em um circuito elétrico. É uma lei experimental e em alguns materiais (principalmente metais) é cumprida com bastante precisão para as condições de fluxo de corrente especificadas. Qual é a história desta lei? Qual é o padrão?

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1. O que é a Lei de Ohm?

A lei de Ohm diz que a corrente que flui através de um condutor é proporcional à tensão entre as extremidades do condutor. Foi descoberto nos anos 1825-1826 por um professor alemão de matemática, mais tarde físico, professor da Universidade de Munique e da Universidade de Tecnologia de Nuremberg, Georg Simon Ohm.

2. A história da criação da lei de Ohm

Em 1822, Humphry Davy publicou os resultados da pesquisa sobre a condução de corrente elétrica em metais. Como resultado desses testes, a condutividade dos fios de metal é inversamente proporcional ao seu comprimento e diretamente proporcional à área da seção transversal. Este pesquisador também encomendou condutores de acordo com sua capacidade de conduzir eletricidade.

Algum tempo depois, o então professor de matemática do ensino médio George Simon Ohm, estudou a dependência da corrente elétrica com as dimensões de um condutor e voltagem aplicada a partir de 1825, mas seu trabalho era complicado e pouco claro e, portanto, não recebeu muito reconhecimento.

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Em 1826, Ohm apresentou os resultados de sua pesquisa de forma semelhante ao que se conhece hoje, alegando que a corrente que flui no condutor é proporcional à tensão aplicada. No entanto, ainda se passaram vários anos antes que a comunidade científica aceitasse suas afirmações.

Nos anos 1845-1847, outro pesquisador, Gustav Kirchhoff, fez uma análise teórica do fluxo da corrente e relacionou sua densidade ao campo elétrico dentro do condutor. Em 1900, Paul Drude formulou seu modelo da condutividade dos metais, explicando a proporcionalidade da corrente à voltagem, conforme estabelecido por Ohm.

Sabe-se agora que muitos materiais se comportam de maneira diferente do que Ohm afirma. A proporcionalidade de tensão e corrente não é respeitada e a lei de Ohm nem sempre é cumprida. Componentes eletrônicos e materiais para os quais a lei de Ohm é satisfeita são chamados de lineares (ou ôhmicos) e aqueles para os quais são não lineares (ou não ôhmicos).

A lei de Ohm não é uma lei universal da natureza, mas apenas uma relação válida para materiais de uma determinada classe, dentro de uma faixa limitada de correntes e tensões. No entanto, essa lei é de grande importância histórica e prática. Foi a primeira descrição matemática quantitativa de uma corrente elétrica.

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3. Fórmula para a lei de Ohm

Para condutores, a tensão entre suas extremidades é proporcional à corrente que flui através do condutor. A uma determinada temperatura, o coeficiente de proporcionalidade é constante e chamamos isso de resistência do condutor.

Para um condutor com resistência R, através do qual flui uma corrente de intensidade I, a tensão U entre suas extremidades é:

U = I x R

A unidade de resistência é Ω [ohms].

A resistência pode estar relacionada à geometria do condutor. Para um condutor de comprimento le seção transversal S, a resistência será:

R = p x l / S

onde p é a resistividade e depende do material do qual o condutor é feito.

Esta lei define resistência como a relação tensão / corrente. Depende da temperatura e crescerá linearmente com a temperatura para metais. Se em uma determinada temperatura T0 a resistência for R0, então na temperatura ΔT será:

RΔT = R0 + R0⋅α⋅ΔT

onde α é o coeficiente de temperatura de resistência

No caso de materiais semicondutores, a resistência diminuirá exponencialmente com o aumento da temperatura.

À temperatura ambiente, a resistência específica entre o vidro é de 1,7 ± 10–8 μm, enquanto o vidro é 1018 vezes maior.

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