A resistência elétrica de um objeto é uma medida de sua oposição ao fluxo de corrente elétrica. Sua grandeza recíproca é a , que mede a facilidade com que uma corrente elétrica passa. A resistência elétrica apresenta alguns paralelos conceituais com o atrito mecânico. A unidade de resistência elétrica no SI é o ohm (Ω), enquanto a condutância elétrica é medida em siemens (S).

A resistência de um objeto depende em grande parte do material de que ele é feito. Objetos feitos de isolantes elétricos, como borracha, tendem a apresentar resistência muito alta e baixa condutância, enquanto objetos feitos de condutores elétricos, como os metais, tendem a apresentar resistência muito baixa e alta condutância. Essa relação é quantificada pela resistividade ou pela condutividade. Entretanto, a natureza do material não é o único fator que determina a resistência e a condutância; elas também dependem do tamanho e da forma do objeto, pois essas propriedades são extensivas, e não intensivas. Por exemplo, a resistência de um fio é maior se ele for longo e fino, e menor se for curto e espesso. Todos os objetos oferecem resistência à corrente elétrica, exceto os supercondutores, que apresentam resistência igual a zero.

A resistência de um objeto é definida como a razão entre a tensão aplicada a ele e a corrente que o atravessa, enquanto a condutância é a grandeza recíproca:

Para uma ampla variedade de materiais e condições, e são diretamente proporcionais entre si e, portanto, e são constantes (embora dependam do tamanho e da forma do objeto, do material de que ele é feito e de outros fatores, como temperatura ou deformação). Essa proporcionalidade é chamada de Lei de Ohm, e os materiais que a satisfazem são chamados de materiais ôhmicos.

Em outros casos, como em um transformador, diodo, lâmpada incandescente ou bateria, e não são diretamente proporcionais. A razão ainda pode ser útil e é denominada resistência cordal ou resistência estática, pois corresponde ao inverso da inclinação de uma corda entre a origem e uma curva –. Em outras situações, a derivada pode ser mais útil; ela é chamada de resistência diferencial.

Introdução

Na analogia hidráulica, a corrente que flui por um fio (ou resistor) é comparável à água que flui por uma tubulação, e a queda de tensão ao longo do fio é comparável à queda de pressão que impulsiona a água através da tubulação. A condutância é proporcional à quantidade de fluxo que ocorre para uma determinada pressão, enquanto a resistência é proporcional à quantidade de pressão necessária para produzir um determinado fluxo.

A queda de tensão (isto é, a diferença entre a tensão de um lado do resistor e a do outro), e não a tensão em si, fornece a força motriz que impulsiona a corrente através de um resistor. Na hidráulica ocorre algo semelhante: é a diferença de pressão entre os dois lados de uma tubulação, e não a pressão em si, que determina o fluxo através dela. Por exemplo, pode haver uma grande pressão de água acima do tubo, que tende a empurrar a água para baixo através dele. Mas pode haver uma pressão de água igualmente grande abaixo do tubo, que tende a empurrar a água de volta para cima. Se essas pressões forem iguais, não haverá fluxo de água. (Na analogia hidráulica, a pressão da água abaixo do tubo é zero.)

A resistência e a condutância de um fio, resistor ou outro elemento são determinadas principalmente por duas propriedades: geometria (forma); e material.

A geometria é importante porque é mais difícil empurrar água por um tubo longo e estreito do que por um tubo curto e largo. Da mesma forma, um fio de cobre longo e fino apresenta maior resistência (menor condutância) do que um fio de cobre curto e espesso.

Os materiais também são importantes. Um tubo cheio de cabelos restringe o fluxo de água mais do que um tubo limpo com a mesma forma e o mesmo tamanho. De modo semelhante, os elétrons podem fluir livre e facilmente através de um fio de cobre, mas não fluem com a mesma facilidade através de um fio de aço de mesma forma e tamanho e, em essência, não conseguem fluir através de um isolante, como a borracha, independentemente de sua forma. A diferença entre cobre, aço e borracha está relacionada à sua estrutura microscópica e à configuração eletrônica, e é quantificada por uma propriedade denominada resistividade.

Além da geometria e do material, existem vários outros fatores que influenciam a resistência e a condutância, como a temperatura; veja abaixo.

Condutores e resistores

As substâncias através das quais a eletricidade pode fluir são chamadas de condutores. Um pedaço de material condutor com determinada resistência, destinado ao uso em um circuito, é chamado de resistor. Os condutores são feitos de materiais de alta condutividade, como metais, em particular cobre e alumínio. Os resistores, por outro lado, são feitos de uma grande variedade de materiais, dependendo de fatores como a resistência desejada, a quantidade de energia que precisam dissipar, a precisão e os custos.

Lei de Ohm

Para muitos materiais, a corrente que atravessa o material é proporcional à tensão aplicada a ele:

em uma ampla faixa de tensões e correntes. Portanto, a resistência e a condutância de objetos ou componentes eletrônicos feitos desses materiais são constantes. Essa relação é chamada de Lei de Ohm, e os materiais que a obedecem são chamados de materiais ôhmicos. Exemplos de componentes ôhmicos são fios e resistores. O gráfico corrente–tensão de um dispositivo ôhmico consiste em uma linha reta que passa pela origem com inclinação positiva.

Outros componentes e materiais usados em eletrônica não obedecem à lei de Ohm; a corrente não é proporcional à tensão, de modo que a resistência varia com a tensão e a corrente que os atravessam. Eles são chamados de não lineares ou não ôhmicos. Exemplos incluem diodos e lâmpadas fluorescentes.

Relação com resistividade e condutividade

A resistência de um determinado objeto depende principalmente de dois fatores: o material de que ele é feito e sua forma. Para um determinado material, a resistência é inversamente proporcional à área da seção transversal; por exemplo, um fio de cobre espesso apresenta resistência menor do que um fio de cobre fino que seja idêntico nos demais aspectos. Além disso, para um determinado material, a resistência é proporcional ao comprimento; por exemplo, um fio de cobre longo apresenta resistência maior do que um fio de cobre curto que seja idêntico nos demais aspectos. Assim, a resistência e a condutância de um condutor de seção transversal uniforme podem ser calculadas como

em que é o comprimento do condutor, medido em metros (m), é a área da seção transversal do condutor, medida em metros quadrados (m2), (sigma) é a condutividade elétrica, medida em siemens por metro (S·m−1), e (rô) é a resistividade elétrica (também chamada de resistência elétrica específica) do material, medida em ohm-metros (Ω·m). A resistividade e a condutividade são constantes de proporcionalidade e, portanto, dependem apenas do material de que o fio é feito, e não de sua geometria. Resistividade e condutividade são recíprocas: . A resistividade é uma medida da capacidade do material de se opor à corrente elétrica.

Essa fórmula não é exata, pois pressupõe que a densidade de corrente seja totalmente uniforme no condutor, o que nem sempre ocorre em situações práticas. No entanto, ela ainda fornece uma boa aproximação para condutores longos e finos, como fios.

Outra situação em que essa fórmula não é exata ocorre com corrente alternada (CA), porque o efeito pelicular inibe o fluxo de corrente próximo ao centro do condutor. Por esse motivo, a seção transversal geométrica é diferente da seção transversal efetiva pela qual a corrente realmente flui, de modo que a resistência é maior do que o esperado. De modo semelhante, se dois condutores próximos entre si transportam corrente alternada, suas resistências aumentam devido ao efeito de proximidade. Na frequência da rede elétrica, esses efeitos são significativos em grandes condutores que transportam correntes elevadas, como barramentos em uma subestação elétrica, ou em grandes cabos de potência que transportam mais de algumas centenas de amperes.

A resistividade e a condutividade variam por muitas ordens de grandeza entre diferentes materiais. Metais apresentam grande densidade de elétrons livres e, em geral, elevada condutividade; isolantes possuem poucos portadores de carga livres; e os semicondutores apresentam comportamento intermediário, fortemente dependente da composição e das impurezas. Mais detalhes podem ser encontrados em Resistividade e Condutividade elétrica.

A resistividade varia com a temperatura. Nos semicondutores, a resistividade também muda quando eles são expostos à luz. Veja abaixo.

Medição

Um instrumento usado para medir resistência é chamado de ohmímetro. Ohmímetros simples não conseguem medir com precisão resistências baixas porque a resistência de seus cabos de medição causa uma queda de tensão que interfere na medição; por isso, dispositivos mais precisos utilizam medição de quatro terminais.

Valores típicos

+ Valores típicos de resistência para objetos selecionados Componente Resistência de fio de cobre com de diâmetro de linha aérea de transmissão (típica) Pilha AA (resistência interna típica) Filamento de lâmpada incandescente (típico) Uma lâmpada de (nos Estados Unidos, com rede elétrica de ) consome corrente eficaz (RMS) de = , de modo que sua resistência é = . A resistência de uma lâmpada de na Europa (rede de ) é . A resistência de um filamento depende da temperatura; esses valores correspondem ao filamento já aquecido e à lâmpada acesa. Corpo humano

Resistência estática e diferencial

Muitos elementos elétricos, como diodos e baterias, obedecem à Lei de Ohm. Eles são chamados de não ôhmicos ou não lineares, e suas curvas corrente–tensão são linhas retas que passam pela origem.

A resistência e a condutância ainda podem ser definidas para elementos não ôhmicos. Entretanto, diferentemente da resistência ôhmica, a resistência não linear não é constante, mas varia com a tensão ou a corrente que atravessa o dispositivo, isto é, com seu ponto de operação. Há dois tipos de resistência:

Resistência estática Também chamada de resistência cordal ou resistência CC. Corresponde à definição usual de resistência: a tensão dividida pela corrente

É a inclinação da linha (corda) que parte da origem e passa pelo ponto da curva. A resistência estática determina a dissipação de potência em um componente elétrico. Pontos da curva corrente–tensão localizados no 2.º ou 4.º quadrantes, para os quais a inclinação da linha cordal é negativa, apresentam resistência estática negativa. Dispositivos passivos, que não possuem fonte de energia, não podem apresentar resistência estática negativa. Entretanto, dispositivos ativos, como transistores ou amplificadores operacionais, podem sintetizar resistência estática negativa por meio de retroalimentação, e ela é usada em alguns circuitos, como gyrators.

Resistência diferencial Também chamada de resistência dinâmica, incremental ou de pequenos sinais. É a derivada da tensão em relação à corrente; corresponde à inclinação da curva corrente–tensão em um ponto

Se a curva corrente–tensão for não monótona (com máximos e mínimos), a curva terá inclinação negativa em algumas regiões — portanto, nessas regiões o dispositivo apresentará resistência diferencial negativa. Dispositivos com resistência diferencial negativa podem amplificar um sinal aplicado a eles e são usados na fabricação de amplificadores e osciladores. Entre eles estão diodos túnel, diodos Gunn, diodos IMPATT, tubos magnetron e transistores de unijunção.

Circuitos de corrente alternada Impedância e admitância