Teoria da Lei de Ohm
A Lei de Ohm é um princípio fundamental na engenharia elétrica que descreve a relação entre a corrente elétrica, a tensão e a resistência. Essa lei afirma que a corrente que passa por um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional à tensão entre esses dois pontos e inversamente proporcional à resistência entre eles. Matematicamente, a Lei de Ohm pode ser expressa como: I = V / R, onde I é a corrente em amperes, V é a tensão em volts e R é a resistência em ohms.
Compreendendo a Lei de Ohm
Em termos práticos, se a tensão em um condutor aumentar, a corrente através dele também aumentará, desde que a resistência permaneça constante. Da mesma forma, se a resistência aumentar, a corrente diminuirá para uma tensão dada. A Lei de Ohm é útil no projeto e na análise de circuitos elétricos, sendo uma das leis fundamentais da engenharia elétrica.
A R na relação de Ohm é constante e independente da corrente. Se a resistência não for constante, a equação anterior não pode ser chamada de Lei de Ohm, mas ainda pode ser usada como uma definição de resistência estática/DC. A Lei de Ohm é uma relação empírica que descreve com precisão a condutividade da grande maioria dos materiais condutores de eletricidade em muitas ordens de magnitude da corrente. Contudo, alguns materiais não obedecem à Lei de Ohm; estes são chamados de não-ohmicos.
Teoria Microscópica
A Lei de Ohm pode ser explicada em um nível microscópico, entendendo o comportamento dos elétrons em um condutor. Em um condutor, como um fio metálico, existem elétrons livres capazes de se moverem através do material. Esses elétrons colidem com os átomos do condutor à medida que se movem, o que cria uma resistência ao seu movimento. A resistência de um condutor está relacionada ao número de colisões que ocorrem à medida que os elétrons se movem através dele.
Quando uma tensão é aplicada em um condutor, cria-se um campo elétrico que faz com que os elétrons livres se movam em uma direção específica. Os elétrons experimentam uma força devido a esse campo elétrico, que os faz acelerar e mover-se pelo condutor. No entanto, os elétrons não se movem em linha reta, mas sim realizam um movimento aleatório devido às colisões com os átomos do condutor, perdendo energia e dispersando em direções aleatórias. Isso cria resistência ao fluxo de elétrons e faz com que parte da energia do campo elétrico seja convertida em calor.
Velocidade de Deriva e Corrente Elétrica
A velocidade de deriva dos elétrons em um condutor é tipicamente bastante lenta, na ordem de alguns milímetros por segundo, mesmo que a corrente no condutor seja bastante alta. Isso ocorre porque os elétrons estão constantemente colidindo com os átomos do condutor, o que retarda seu movimento geral. A velocidade de deriva é proporcional à corrente. Em um material resistivo, também é proporcional à magnitude de um campo elétrico externo.
Embora a velocidade de deriva seja relativamente lenta, ela ainda é um conceito importante para entender o comportamento das correntes elétricas em condutores. O fluxo geral de carga elétrica em um condutor é determinado pela combinação da velocidade de deriva e do número de portadores de carga movendo-se pelo condutor. Por exemplo, quando uma tensão DC é aplicada, a velocidade de deriva do elétron aumentará proporcionalmente à força do campo elétrico. A velocidade de deriva em um fio de cobre de 2 mm de diâmetro com uma corrente de 1 ampere é de aproximadamente 8 cm por hora. Tensões AC não causam movimento líquido; os elétrons oscilam para frente e para trás em resposta ao campo elétrico alternado (por uma distância de alguns micrômetros).
