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Introdução ao Resistor

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Introdução

O resistor é um dos componentes mais comuns e importantes, senão o mais comum e importante, da eletrônica. Ele está presente em quase todos os circuitos eletroeletrônicos, dos mais simples aos mais complexos, mesmo sendo simples e barato.

Neste tutorial você vai aprender sobre os conceitos básicos dos resistores, seus cálculos, associações, e algumas de suas aplicações típicas.

Conceitos Básicos

O resistor é um componente com a função básica de limitar a passagem de corrente de um circuito.

lei-de-ohm
Lei de Ohm
Fonte: Bluid Electronic Circuits

Resistores não possuem polaridade, logo podem ser usados em corrente alternada ou contínua. Em circuitos e esquemas elétricos, eles são simbolizados como na imagem abaixo.

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Símbolos do Resistor
Fonte: Learn Sparkfun

Modelos

Os resistores são comumente conhecidos em todo mundo devido ao seu formato característico. Entretanto, existem diversos modelos de resistores, com características distintas para aplicações distintas.

Resistores Axiais

O resistor axial, mais conhecido como resistor through-hole, é o modelo de resistor mais famoso e utilizado em circuitos prototipados, e pode ser encontrado com um certa frequência em circuitos de produtos mais antigos, como rádios, e ainda podendo ser encontrado em alguns circuitos mais modernos. Como seu próprio nome já diz, eles são construídos axialmente sobre dois terminais metálicos. O material semicondutor da fabricação do resistor pode ser o carbono ou a cerâmica envolvida por sulcos espirais, como nas imagens abaixo, respectivamente.

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Construção do Resistor de Carbono
Fonte: Electronics Tutorials
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Construção do Resistor Cerâmico
Fonte: Electronics Tutorials

A resistência do componente irá variar de acordo com a quantidade de carbono e aditivos em seu invólucro, ou de acordo com a quantidade de espiras. Esse valor é informado ao usuário final através de uma combinação de cores que resultam no número da resistência ôhmica. Os resistores podem ter de 4 a 6 faixas, sendo o de 4 faixas o resistor mais barato e comum, porém com uma baixa precisão, diferentemente do resistor de 6 faixas que é difícil de ser encontrado comercialmente, relativamente mais caro, porém pode ser muito preciso. A imagem a seguir demonstra como é feita a escala por ordem de cores de um resistor.

res-table
Tabela de Cores de Resistores
Fonte: Learn Sparkfun

Assim como capacitores e outros componentes, os resistores também possuem um limite de energia que pode fluir pelos seus terminais. Os resistores são divididos pela potência máxima dissipada. Eles variam entre modelos de 125 mW até 5 W, os mais comuns comercialmente, porém resistores de até 25 W podem ser encontrados para aplicações de alta potência.

Resistores SMD

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Construção de Resistor SMD
Fonte: Electronics Notes

Resistor SMD, ou SMT, conhecido como resistor de surface-mount, é o modelo de resistor muito comum em circuitos eletrônicos mais modernos e menores, como a BlackBoard UNO e outras placas de nossa loja virtual. Essa popularidade não é à toa, já que este modelo é muito menor, mais leve e mais barato, o que facilita o desenvolvimento do circuito das placas, assim como a fabricação da mesma.

Os resistores SMD são fabricados com um corpo de cerâmica em contato com um material resistivo, envolvido por dois terminais de contato metálicos, e um material isolante para proteção. O material isolante possui um código de letras e números impresso que define a resistência do componente, podendo ter 3 ou 4 dígitos. Para um resistor com 3 dígitos, os dois primeiros números são o valor do resistor, e o terceiro dígito é equivalente ao seu multiplicador na escala decimal. Para um resistor com 4 dígitos, os três primeiros números são seu valor, e o quarto dígito é equivalente ao seu multiplicador na escala decimal. Em alguns casos é possível observar um "R" no código do resistor. Ele normalmente é encontrado em valores de resistências pequenas, já que é utilizado como ponto decimal. A imagem abaixo demonstra como é feita a conversão do código para um valor ôhmico, através de alguns exemplos.

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Exemplos de Codificação de Resistores SMD
Fonte: Circuitspedia

Os resistores de zero Ohms podem ser expressos através de um único dígito 0, ou através de três dígitos 0, caso o mesmo seja utilizado para uma aplicação que exija precisão em seu valor, ou seja, com baixa tolerância à variações em seu valor ôhmico.

Além do padrão de codificação mencionado acima, ainda é possível encontrar outro padrão no mercado, que é normatizado pela IEC (International Electrotechnical Commission). Essa norma regula os valores de resistores, capacitores e diodos em escalas logarítmicas através de padrões de classe E (E6 - E192). Essas classes dividem os resistores de acordo com sua tolerância, podendo ir de 20 % até 0,5 %, e a quantidade de valores disponíveis. O padrão mais comum dentro desta norma é o E96, que codifica os valores dos resistores de acordo com três dígitos, onde os dois primeiros números representam o valor de resitência, e a letra do terceiro dígito equivale ao seu multiplicador decimal. As tabelas a seguir demonstram como é feita a codificação do valor neste padrão.

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Valores Correspondentes ao Código E96
Fonte: Learnabout Electronics
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Multiplicadores em Letras E96

Resistores Variáveis

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Modelos de Resistores Variáveis
Fonte: Learn Sparkfun

Existem diversos modelos de resistores variáveis no mercado, porém todos possuem o mesmo propósito, definir a resistência de acordo com sua posição. Dentre os mais utilizados estão o trimpot, o potenciômetro, o slider (também conhecido como potenciômetro linear), o potenciômetro com retorno por mola (como o módulo joystick) e até mesmo os resistores flexíveis, utilizados para realizar leituras de forças.

Os potenciômetros, trimpots e sliders possuem uma construção similar, onde um eixo está em contato direto com uma resistência fixa, de dois terminais. O eixo possui uma saída, um terceiro terminal, onde a resistência de saída será variada de acordo com sua posição em relação à resistência fixa, como nas imagens abaixo.

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Funcionamento Potenciômetro
Fonte: Electronics Tutorials
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Funcionamento Potenciômetro Linear
Fonte: Engineering 360

Resistores flexíveis e sensíveis à força possuem um funcionamento bem diferente de outros modelos. Esses modelos de resistor possuem uma fita sensível, conectada à dois terminais metálicos, envolvida por um substrato de proteção, como na imagem a seguir. A resistência do componente varia quando ele é deformado ou quando uma força externa é aplicada sobre o seu corpo.

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Construção de Resistores Flexíveis
Fonte: Schematic Scholar

Malhas Resistivas

Malhas resistivas não são componentes muito populares, porém elas são muito úteis para quando é necessário aplicar a mesma resistência em circuitos diferentes, ou para a criação de divisores de tensão. Elas são compostas de uma determinada quantidade de resistências, com terminais, interligadas à um único terminal principal, como na imagem abaixo.

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Malhas Resistiva
Fonte: Learn Sparkfun

Unidade

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Ômega Maiúsculo
Fonte: Graphemica

A unidade de medida para resistência elétrica é o Ohm, que corresponde à razão entre a tensão (medida em Volt - V) e a corrente elétrica (medida em Ampere - A). O Ohm é simbolizado pela letra grega ômega maiúscula (como na imagem ao lado).

A unidade Ohm é dividida em escala decimal, como pode ser visto abaixo.

ohm-table
Escala Ôhmica Decimal

Equações

Resistores são medidos em Ohms, porém como eles são calculados para obter esse valor de resistência? Como mencionado anteriormente, a resistência "R" é equivalente à razão entre a tensão ("V" ou "U") e a corrente ("A"). Portanto, a tensão elétrica (medida em Volts - V) é igual ao produto da resistência elétrica (medida em Ohms - Ώ) em função da corrente elétrica "I" (medida em Ampere - A). Deste modo temos a equação abaixo.

URI

A famosa fórmula popular e informalmente conhecida como "URI" pode ser vista acima e, com ela, podemos derivar e realizar o cálculo da resistência em função da tensão e da corrente, assim como calcular a corrente em função da tensão e da resistência.

Outra fórmula famosa e que está diretamente relacionada à resistência do circuito é a denominada "PUI", onde a potência elétrica "P" (medida em Watts - W), é igual ao produto da tensão e da corrente, como é possível observar abaixo.

PUI

Com a fórmula acima, é possível derivá-la para calcular a potência em função da resistência e da tensão ou da corrente. O cálculo da potência é importante no dimensionamento do resistor, pois ele pode indicar se o modelo escolhido corre o risco de queimar durante o uso.

Associação de Resistores

Resistores podem ser associados em série ou em paralelo, de maneira a reduzir ou ampliar a resistência total, caso não seja possível a troca do mesmo.

Resistores em Série

Os resistores, quando associados em série, resultam em um nova resistência total "Rtot" que é igual à soma de todas as resistências, como na imagem abaixo.

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Resistores em Série
Fonte: Learn Sparkfun

Resistores em Paralelo

Resistores em paralelo possuem um comportamento similar à resistores em série. Nessa configuração, a resistência total "Rtot" é igual à soma do inverso das resistências, como na imagem a seguir.

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Resistores em Paralelo
Fonte: Learn Sparkfun

Aplicações

Cada resistor em cada circuito exerce uma função única, onde ele atua de uma maneira específica para aquele circuito. Abaixo seguem as aplicações mais comuns em circuito eletrônicos.

Limitador de Corrente

Como a corrente que flui pelo circuito está diretamente ligada à resistência imposta ao mesmo, quanto maior a resistência, menor a corrente, e vice versa. Essa é a aplicação mais simples e popular para este componente, limitar a corrente que flui por um circuito. A imagem abaixo ilustra como é a diminuição da corrente elétrica de acordo com a resistência imposta em seu circuito.

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Limitação de Corrente
Fonte: DLSWeb

Divisor de Tensão

A segunda aplicação mais comum para resistores é o circuito de divisor de tensão, onde a tensão de entrada (Vin) é dividida pelos valores dos resistores. Abaixo temos duas imagens, uma para exemplificar o circuito do divisor de tensão, e a fórmula para cálculo da tensão de saída (Vout).

divisor-circuit divisor-calc
Circuito e Fórmula para Divisor de Tensão
Fonte: Learn Sparkfun

Pull-Up e Pull-Down

Os resistores de pull-up e pull-down são utilizados em circuitos lógicos eletrônicos para definir uma tensão de referência no sinal quando este pode ser interrompido, caso contrário não é possível determinar com exatidão a tensão do sinal. A imagem abaixo demonstra o circuito para realizar um pull-down e um pull-up em circuitos.

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Resistores de pull-down e pull-up
Fonte: Elprocus

Conclusão

Neste tutorial pudemos observar como resistores são fabricados, como eles são classificados de acordo com suas escalas de cores e alfanuméricas, assim como alguns modelos, cálculos e suas principais aplicações. Deste modo, foi possível observar como resistores são essenciais para o mundo da eletrônica.

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