Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?

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A associação de resistores é muito comum em vários sistemas, quando queremos alcançar um nível de resistência em que somente um resistor não é suficiente. Qualquer associação de resistores será representado pelo Resistor Equivalente, que representa a resistência total dos resistores associados.

- Associação em série
Em uma associação em série de resistores, o resistor equivalente é igual à soma de todos os resistores que compôem a associação. A resistência equivalente de uma associação em série sempre será maior que o resistor de maior resistência da associação. Veja porque:

- A corrente elétrica que passa em cada resistor da associação é sempre a mesma: i = i1 = i2 = i3 = i4 ..
- A tensão no gerador elétrico é igual à soma de todas as tensões dos resistores: V = V1 + V2 + V3 + V4 ..
- A equação que calcula a tensão em um ponto do circuito é: V = R . i , então teremos a equação final:

Req . i = R1 . i1 + R2 . i2 + R3 . i3 + R4 . i4 ...

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?

Como todas as correntes são iguais, podemos eliminar esses números da equação, que é encontrado em todos os termos:

Req = R1 + R2 + R3 + R4 ..

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?

- Associação em paralelo
Em uma associação em paralelo de resistores, a tensão em todos os resistores é igual, e a soma das correntes que atravessam os resistores é igual à resistência do resistor equivalente (no que nos resistores em série, se somava as tensões (V), agora o que se soma é a intensidade (i)).
A resistência equivalente de uma associação em paralelo sempre será menor que o resistor de menor resistência da associação.

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?

- Tensões iguais: V = V1 = V2 = V3 = V4 ...
- Corrente no resistor equivalente é igual à soma das correntes dos resistores: i = i1 + i2 + i3 + i4 ..
- A equação que calcula a corrente em um ponto do circuito é: i = V / R , logo

V / Req = (V1 / R1) + (V2 / R2) + (V3 / R3) + (V4 / R4) ..

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?

Como toda as tensões são iguais, podemos eliminá-las de todos os termos da equação:

1 / Req = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) + (1 / R4) ..

Quando se trabalha com apenas dois resistores em paralelo, podemos utilizar a equação abaixo:

Req = (R1 . R2) / (R1 + R2)

Associação Mista
Em um mesmo circuito podem ser encontrados resistores em série e resistores em paralelo. Para calcular a resistência total do circuito, deve-se primeiro calcular a resistência equivalente dos resistores em paralelo, e em posse desse valor, considerá-lo como se fosse mais um resistor em série.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/associacao-de-resistores/

Exercícios e questões de vestibulares

Questão 01: (PUC-RIO 2010)

Três resistores idênticos são colocados de tal modo que dois estão em série entre si e ao mesmo tempo em paralelo com o terceiro resistor. Dado que a resistência efetiva é de 2 Ω, quanto vale a resistência de cada um destes resistores Ohms (Ω)?

A)

100 Ω

B)

30 Ω

C)

1 Ω

D)

10 Ω

E)

3 Ω

Associação de resistores são ligações entre dois ou mais resistores elétricos, podendo elas ser em série, em paralelo ou mistas.

A associação de resistores se trata das diferentes conexões que podemos fazer com os resistores elétricos em um circuito elétrico, sendo elas:

  • associação de resistores em série;
  • associação de resistores em paralelo;
  • associação mista de resistores.

Veja também: Código de cores de resistores — o que representa?

Resumo sobre associação de resistores

  • Os resistores conseguem se opor à passagem da corrente elétrica em um circuito elétrico.
  • Associação de resistores consiste em ligações entre dois ou mais resistores elétricos.
  • A associação de resistores em série se trata da associação de resistores em um mesmo ramo do circuito elétrico.
  • Se os resistores estão em série, eles apresentam a mesma corrente elétrica, mas diferentes valores de tensão elétrica.
  • Para encontrarmos o valor da resistência equivalente na associação de resistores em série, basta somarmos o valor de todos os resistores.
  • Associação de resistores em paralelo se trata da associação de resistores em diferentes ramos do circuito elétrico.
  • Se os resistores estão em paralelo, eles apresentaram a mesma tensão elétrica, mas diferentes valores de corrente elétrica.
  • Na associação de resistores em paralelo é possível calcular a resistência equivalente por meio do produto entre os resistores dividido pela soma entre eles.
  • Associação de resistores mista se trata da combinação de associação de resistores em série e em paralelo no circuito elétrico.
  • Na associação mista de resistores não existe uma fórmula específica para o cálculo.

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O que são os resistores?

Resistores são elementos de um circuito elétrico que têm a capacidade de conter a transmissão de corrente elétrica, além de converter a energia elétrica em calor (ou energia térmica) pelo efeito Joule. Todos os aparelhos elétricos, como chuveiros elétricos, televisões ou carregadores, possuem resistores.

Eles podem ser representados por um quadrado ou um zigue-zague, como podemos ver na imagem abaixo:

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?
Representação dos resistores.

Saiba mais: Capacitor — o dispositivo utilizado para armazenar cargas elétricas

Tipos de associação de resistores

Os resistores podem ser conectados a um circuito elétrico de três formas. Veremos cada uma delas a seguir.

→  Associação de resistores em série

A associação de resistores em série ocorre quando conectamos os resistores em um mesmo ramo no circuito elétrico, estando eles dispostos lado a lado.

Dessa forma, eles são atravessados pela mesma corrente elétrica. Assim, cada resistor apresenta um valor diferente de tensão elétrica, conforme podemos ver na imagem abaixo:

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?
Associação de resistores em série.

  • Fórmula da associação de resistores em série

\({R_{eq}=R}_1+R_2\ldots R_N\)

Req  → resistência equivalente, medida em Ohm [Ω] .

R1  → resistência do primeiro resistor, medida em Ohm [Ω] .

R2 → resistência do segundo resistor, medida em Ohm [Ω] .

RN  → resistência do énesimo resistor, medida em Ohm [Ω] .

  • Como calcular a associação de resistores em série?

Para calcularmos a resistência equivalente em uma associação em série, basta somarmos o valor de todos os resistores, como veremos no exemplo abaixo.

Exemplo:

Um circuito possui três resistores ligados em série, com valores iguais a 15 Ω, 25 Ω  e 35 Ω. Com essas informações, encontre o valor da resistência equivalente.

Resolução:

Usando a fórmula da resistência equivalente em uma associação em série, temos:

\({R_{eq}=R}_1+R_2+R_3\)

\(R_{eq}=15+25+35\)

\(R_{eq}=75\ \Omega\)

Portanto, a resistência equivalente nessa associação é de 75 Ω.

→ Associação de resistores em paralelo

A associação de resistores em paralelo ocorre quando conectamos os resistores em ramos distintos no circuito elétrico.

Em razão disso, eles possuem a mesma tensão elétrica, mas são atravessados por correntes com diferentes valores, conforme podemos ver na imagem abaixo:

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?
Associação de resistores em paralelo.

  • Fórmula da associação de resistores em paralelo

\(\frac{1}{R_{eq}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\ldots\frac{1}{R_N}\)

Essa fórmula pode ser representada como:

\(R_{eq}=\frac{R_1\cdot R_2\cdot{\ldots R}_N}{R_1+R_2+{\ldots R}_N}\)

Req  → resistência equivalente, medida em Ohm [Ω] .

R1  → resistência do primeiro resistor, medida em Ohm [Ω] .

R2 → resistência do segundo resistor, medida em Ohm [Ω] .

RN  → resistência do énesimo resistor, medida em Ohm [Ω] .

  • Como calcular a associação de resistores em paralelo?

Para calcularmos a resistência equivalente em uma associação em paralelo, basta fazermos o produto entre os resistores dividido pela soma entre eles, como veremos no exemplo abaixo.

Exemplo:

Um circuito possui três resistores ligados em paralelo, com valores iguais a 15 Ω, 25 Ω  e 35 Ω. Com essas informações, encontre o valor da resistência equivalente.

Resolução:

Usando a fórmula da resistência equivalente em uma associação em paralelo, temos:

\(R_{eq}=\frac{R_1\cdot R_2\cdot R_3}{R_1+R_2+R_3}\)

\(R_{eq}=\frac{15\cdot25\cdot35}{15+25+35}\)

\(R_{eq}=\frac{13125}{75}\)

\(R_{eq}=175\ \Omega\)

Portanto, a resistência equivalente nessa associação é de 175 Ω .

→ Associação mista de resistores

A associação mista de resistores ocorre quando conectamos os resistores em série e em paralelo ao mesmo tempo no circuito elétrico, conforme podemos ver na imagem abaixo:

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?
Associação mista de resistores.

  • Fórmula da associação mista de resistores

Na associação mista de resistores não há uma fórmula específica, então utilizamos as fórmulas de associação em série e em paralelo para encontrar a resistência equivalente.

  • Como calcular a associação mista de resistores? 

O cálculo da associação de resistores mista varia de acordo com a disposição entre os resistores. Podemos primeiramente fazer o cálculo da associação em série e posteriormente em paralelo, ou vice-versa, como veremos no exemplo abaixo.

Exemplo:

Um circuito possui três resistores com valores iguais a 15 Ω , 25 Ω  e 35 Ω. Eles estão dispostos da seguinte maneira: os dois primeiros estão ligados em série enquanto o último está ligado em paralelo com os demais. Com essas informações, encontre o valor da resistência equivalente.

Resolução:

Nesse caso, primeiramente, calcularemos a resistência equivalente na associação em série:

\({R_{12}=R}_1+R_2\)

\(R_{12}=15+25\)

\(R_{12}=40\ \Omega\)

Após isso, calcularemos a resistência equivalente entre o resistor em paralelo e o resistor equivalente da associação em série:

\(R_{eq}=\frac{R_{12}\cdot R_3}{R_{12}+R_3}\)

\(R_{eq}=\frac{40\cdot35}{40+35}\)

\(R_{eq}=\frac{1400}{75}\)

\(R_{eq}\approx18,6\ \Omega\)

Portanto, a resistência equivalente nessa associação é de aproximadamente 18,6 Ω .

Leia também: Amperímetro e voltímetro — os instrumentos que medem a corrente e tensão elétricas

Exercícios resolvidos sobre associação de resistores

Questão 1

(Enem) Três lâmpadas idênticas foram ligadas no circuito esquematizado. A bateria apresenta resistência interna desprezível, e os fios possuem resistência nula. Um técnico fez uma análise do circuito para prever a corrente elétrica nos pontos A, B, C, D e E, e rotulou essas correntes de IA, IB, IC, ID e IE, respectivamente.

Como calcular à resistência equivalente da associação de resistores?

O técnico concluiu que as correntes que apresentam o mesmo valor são:

A)  IA = IE  e  IC = ID .

B)  IA = IB = IE  e  IC = ID.

C)  IA = IB  , apenas.

D)  IA = IB = IE , apenas.

E)  IC = IB , apenas.

Resolução:

Alternativa A

As correntes elétricas IA  e IE  são correspondentes da corrente total do circuito, então seus valores são iguais.

\({\ I}_A=I_E\)

Contudo, já que as lâmpadas são todas idênticas, as correntes elétricas que as atravessam possuem o mesmo valor, então:

\({\ I}_C=I_D\)

Questão 2

(Selecon) Dispõe-se de três resistores de resistência 300 Ohms cada um. Para se obter uma resistência de 450 Ohms, utilizando-se os três resistores, como devemos associá-los?

A) Dois em paralelo, ligados em série com o terceiro.

B) Os três em paralelo.

C) Dois em série, ligados em paralelo com o terceiro.

D) Os três em série.

E) n.d.a.

Resolução:

Alternativa A

Para obter a resistência equivalente de 450Ω , vamos primeiramente combinar dois resistores em paralelo para obtermos a resistência equivalente entre ambos:

\(\frac{1}{R_{eq}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\)

\(R_{eq}=\frac{R_1\cdot R_2}{R_1+R_2}\)

\(R_{eq}=\frac{300\cdot300}{300+300}\)

\(R_{eq}=\frac{90000}{600}\)

\(R_{eq}=150\ \Omega\)

Posteriormente, vamos combinar o resistor equivalente em paralelo com o resistor em série. Assim, a resistência equivalente entre os três resistores é:

\({R_{eq}=R}_1+R_2\)

\(R_{eq}=150+300\)

\(R_{eq}=450\ \Omega\ \)

Como calcular a resistência equivalente da associação de resistores?

Para calcularmos a resistência equivalente na associação de resistores em paralelo, fazemos a soma do inverso das resistências individuais: Para o caso em que se deseja calcular a resistência de somente dois resistores em paralelo, é possível fazê-lo por meio do produto pela soma das resistências individuais.

Qual é a resistência equivalente a associação?

Em uma associação em série de resistores, o resistor equivalente é igual à soma de todos os resistores que compôem a associação. A resistência equivalente de uma associação em série sempre será maior que o resistor de maior resistência da associação.

Como calcular a resistência de um resistor?

Desse modo, a resistência elétrica é representada pela fórmula: R = V/I, sendo que: V = tensão elétrica, medida em volts; R = resistência elétrica medida em Ohms “Ω”; I = corrente elétrica, medida em ampere “A”.