Resistores: Como Ler, Calcular, Escolher e Usar

Um resistor limita o fluxo de corrente em um circuito. É um dos componentes mais comuns em qualquer placa, e aparece em quase todo circuito que você vai montar, de um único LED até uma fonte de alimentação. Este artigo explica o que um resistor faz, de que material é feito, como ler suas faixas coloridas, como calcular corrente, tensão e potência com a lei de Ohm, como os resistores se combinam em série e em paralelo e como escolher um para um circuito real. Os exemplos usam números que você pode conferir no papel ou em uma planilha.

O que você precisa

Você precisa de aritmética básica e de uma noção do que são tensão e corrente. Um multímetro simples é útil para medir resistência e tensão, e uma pequena protoboard com bateria de 9 V ou fonte USB basta para testar os exemplos. Nunca meça um resistor enquanto ele está ligado em um circuito energizado, e nunca conecte um resistor diretamente a uma bateria sem carga ou sem um plano para a corrente.

Ilustração

Tópico 1: O que o resistor faz

Um resistor se opõe ao fluxo de corrente elétrica. Essa oposição é chamada de resistência e é medida em ohms (Ω). Uma resistência maior deixa passar menos corrente sob a mesma tensão. Resistores são usados para limitar corrente, dividir tensão, definir tempos em circuitos e gerar calor em aquecedores.

Resistência, tensão e corrente

A tensão empurra a corrente pelo circuito, e a resistência se opõe a ela. A corrente passa com mais facilidade por uma resistência pequena e com mais dificuldade por uma resistência grande. Um ohm é a resistência que deixa passar um ampère quando se aplica um volt. A maioria dos resistores de circuito fica entre alguns ohms e alguns megaohms (MΩ).

Símbolo esquemático

Em diagramas de circuito, o resistor é desenhado como uma linha em zigue-zague ou um retângulo, com o valor escrito ao lado, por exemplo 220 Ω ou 4,7 kΩ. O símbolo não mostra o tamanho físico nem a potência nominal, então consulte a lista de componentes para esses detalhes.

Nem todos os resistores são iguais

Dois resistores com o mesmo valor podem se comportar de forma diferente se tiverem potência nominal, tolerância ou comportamento com a temperatura diferentes. Um resistor de 220 Ω de 1/4 W é um componente diferente de um resistor de 220 Ω de 5 W, mesmo com o mesmo valor.

Tópico 2: Materiais e tipos

A resistência de um resistor vem do material de que ele é feito e da forma desse material. Fabricantes escolhem o material para equilibrar custo, precisão, estabilidade e capacidade de suportar potência.

Carvão composto e filme de carbono

O resistor de carvão composto é uma mistura de pó de carbono e um aglutinante. Já foi comum, mas é menos estável e menos preciso do que os tipos mais novos. O resistor de filme de carbono reveste um bastão cerâmico com uma camada fina de carbono, e depois corta um sulco em espiral para definir o valor. É barato, tem tolerância de cerca de 5 por cento e é o resistor mais usado em projetos de hobby.

Filme metálico e óxido metálico

O resistor de filme metálico usa uma camada fina de liga metálica, muitas vezes níquel-cromo, sobre um bastão cerâmico. Ele é mais preciso, com tolerância de 1 por cento ou melhor, e varia menos com a temperatura. O resistor de óxido metálico usa uma camada de óxido metálico, como óxido de estanho, e suporta mais calor do que o filme de carbono do mesmo tamanho.

Fio enrolado e SMD

O resistor de fio enrolado envolve um fio metálico, muitas vezes de liga de níquel, em torno de um núcleo. Ele suporta potências altas, de alguns watts a centenas de watts, e é usado em fontes de alimentação e cargas. O resistor de montagem em superfície (SMD) é um pequeno chip retangular soldado diretamente na placa, com o valor impresso como código, por exemplo 472 para 4,7 kΩ.

Tópico 3: Lendo o código de cores

A maioria dos resistores com terminais usa faixas coloridas para indicar o valor. As cores são as mesmas para todos os fabricantes, então, depois de entender a tabela, você consegue ler qualquer resistor. A cor do corpo não faz parte do código, e as faixas são lidas a partir da extremidade mais próxima uma da outra.

Tabela de cores

Preto é 0, marrom é 1, vermelho é 2, laranja é 3, amarelo é 4, verde é 5, azul é 6, violeta é 7, cinza é 8 e branco é 9. Em um resistor de 4 faixas, a primeira faixa é o primeiro dígito, a segunda é o segundo dígito, a terceira é o multiplicador (número de zeros) e a quarta é a tolerância. Dourado é o multiplicador 0,1 e prateado é 0,01.

Exemplo de cálculo

Amarelo, violeta, vermelho, dourado significa 4 e 7, mais dois zeros do vermelho, o que dá 4.700 Ω. A faixa dourada indica tolerância de ±5 por cento, então o valor real fica entre cerca de 4.465 Ω e 4.935 Ω. Marrom, preto, preto, dourado significa 10 sem zeros, o que dá 10 Ω ±5 por cento.

Cores de tolerância

Marrom é ±1 por cento, vermelho ±2 por cento, dourado ±5 por cento e prateado ±10 por cento. Um resistor de 5 faixas acrescenta um terceiro dígito, então um resistor de precisão pode ser marrom, preto, preto, preto, marrom para 100 Ω ±1 por cento. Confira primeiro o número de faixas, porque uma leitura de 5 faixas está errada se você a tratar como se fosse de 4.

Lendo na prática

Segure o resistor com a faixa de tolerância à direita, ou com a faixa dourada ou prateada na extremidade. As faixas costumam ser difíceis de ver em fotos, então, se tiver dúvida, meça o resistor com um multímetro antes de usá-lo.

Tópico 4: Lei de Ohm: calculando corrente, tensão e potência

A lei de Ohm relaciona tensão, corrente e resistência: V = I × R. Se você conhece dois dos três valores, pode calcular o terceiro. A potência, a energia que o resistor transforma em calor, é P = V × I, e também pode ser escrita como P = I² × R ou P = V² ÷ R.

As três formas

Para encontrar a corrente, I = V ÷ R. Para encontrar a tensão, V = I × R. Para encontrar a resistência, R = V ÷ I. As unidades devem ser compatíveis: volts divididos por ohms dão ampères, então 9 V sobre 1.000 Ω dão 0,009 A, ou 9 mA.

Potência e potência nominal

Um resistor que dissipa potência demais esquenta e pode mudar de valor ou queimar. A potência nominal é a quantidade máxima que o resistor pode suportar continuamente sem ser danificado. Escolha uma potência nominal com margem de segurança, muitas vezes de pelo menos o dobro da potência calculada, porque um resistor dentro de uma caixa quente trabalha mais quente do que sua nominal ao ar livre.

Exemplo de cálculo

Uma fonte de 9 V alimenta um LED vermelho que tem queda de cerca de 2 V. O resistor precisa suportar os 7 V restantes. Escolhendo 220 Ω, a corrente é 7 ÷ 220 = 0,0318 A, ou 31,8 mA, e a potência é 7 V × 0,0318 A = 0,22 W. Um resistor de 1/4 W fica no limite, então escolha um de 1/2 W para ter margem.

Tópico 5: Resistores em série e em paralelo

Resistores se combinam de duas maneiras básicas. Em série, eles compartilham um único caminho para a corrente, e suas resistências se somam. Em paralelo, eles compartilham a mesma tensão, e a resistência combinada é menor que a menor delas.

Série

Para resistores em série, R_total = R1 + R2 + R3. Dois resistores de 220 Ω e 330 Ω em série dão 550 Ω. A mesma corrente passa por cada resistor, e a tensão se divide entre eles proporcionalmente aos seus valores.

Paralelo

Para resistores em paralelo, 1 ÷ R_total = 1 ÷ R1 + 1 ÷ R2. Dois resistores de 100 Ω em paralelo dão 50 Ω, porque a corrente tem dois caminhos. Para apenas dois resistores, R_total = (R1 × R2) ÷ (R1 + R2). Resistores em paralelo também dividem a potência, e essa é uma das razões para usá-los em potências mais altas.

Usando os dois juntos

Muitas redes reais combinam trechos em série e em paralelo. Simplifique primeiro os menores grupos, substitua-os pelo valor equivalente e repita até sobrar um único resistor. Verifique sempre a potência em cada peça física, e não apenas a resistência total.

Tópico 6: Divisor de tensão e resistores pull-up

Dois resistores em série formam um divisor de tensão. A tensão no ponto entre eles é uma fração da tensão de entrada. Divisores são usados para criar uma tensão de referência menor para sensores ou pinos de microcontroladores, e resistores pull-up e pull-down definem o nível inicial de uma entrada digital.

Fórmula do divisor

V_out = V_in × R2 ÷ (R1 + R2), onde R1 é o resistor do lado da entrada e R2 é o ligado ao terra. Com entrada de 12 V, R1 = 10 kΩ e R2 = 4,7 kΩ, V_out = 12 × 4,7 ÷ 14,7 = 3,84 V. O divisor retira corrente da entrada, então só é preciso se a carga na saída consumir uma corrente muito pequena.

Pull-up e pull-down

Um resistor pull-up liga o pino de entrada à alimentação, de modo que o pino lê nível alto quando ninguém o aciona. Um pull-down liga o pino ao terra, de modo que o pino lê nível baixo. O valor típico é 10 kΩ. Valores menores seguram o nível com mais firmeza, mas desperdiçam mais energia, e valores maiores economizam energia, mas são mais sensíveis a ruído.

Sensores que são resistores

Termistores mudam de resistência com a temperatura, LDRs (resistores dependentes de luz) mudam com a luz, e potenciômetros são resistores variáveis com um cursor. Cada tipo é usado em um divisor, de modo que a tensão de saída informa ao circuito o que o sensor está medindo.

Tópico 7: Escolhendo um resistor para um circuito real

O valor é apenas uma das escolhas. Potência nominal, tolerância, comportamento com a temperatura, tamanho e custo são importantes, e a escolha certa depende da função. Uma boa escolha faz o circuito funcionar de forma confiável por anos.

Comece pelo valor e pela potência

Calcule o valor que você precisa com a lei de Ohm, depois calcule a potência no resistor. Escolha o valor padrão mais próximo da série E12 ou E24, que é vendida na maioria das lojas. Em seguida, escolha uma potência nominal com margem mínima de duas vezes.

Tolerância e estabilidade

Para um divisor de tensão que define uma referência precisa, use resistores de filme metálico de 1 por cento. Para um limitador de corrente simples de LED, o filme de carbono de 5 por cento já é bom. Precisão custa mais, então gaste onde a exatidão afeta o resultado.

Temperatura e ambiente

A resistência muda com a temperatura. Resistores dentro de uma caixa quente, perto de um regulador ou dentro de um carro podem precisar de um coeficiente de temperatura menor, de uma potência nominal maior ou de um tipo diferente. Consulte a folha de dados para a faixa de temperatura de operação.

Tópico 8: Medição e erros comuns

Muitos problemas com resistores vêm de medir no lugar errado, usar o valor errado ou esquecer que o calor muda tudo. Aprenda os hábitos abaixo antes de depurar um circuito.

Meça a resistência com a energia desligada

O multímetro mede resistência enviando uma corrente pequena pelo componente. Desligue o circuito e solte pelo menos um terminal do resistor, senão outro caminho no circuito altera a leitura. Medições dentro do circuito costumam dar valores mais baixos do que o real por causa dos caminhos em paralelo.

Erros comuns

Erros comuns incluem ler as faixas na ordem errada, usar um resistor de 1/4 W onde a potência exige um componente maior, esquecer que um grupo em paralelo tem resistência menor que qualquer resistor individual, e ligar um resistor diretamente a uma bateria, o que gera uma corrente grande capaz de aquecer e danificar componentes.

Confira o resultado

Depois de montar o circuito, meça a tensão no resistor e a corrente que passa por ele, e compare com os seus cálculos. Pequenas diferenças são normais por causa da tolerância. Diferenças grandes indicam valor errado, conexão errada ou componente superaquecido.

Tópico 9: Exemplos de circuito com cálculos

Estes exemplos usam a lei de Ohm e as fórmulas de série e paralelo com valores reais. Cada um mostra os passos, para que você possa conferi-los com uma calculadora.

Exemplo 1: LED verde com fonte de 5 V

Um LED verde tem queda de cerca de 2,2 V e precisa de 15 mA. O resistor fica com 5 − 2,2 = 2,8 V, então R = 2,8 ÷ 0,015 = 186,7 Ω. O valor padrão mais próximo é 180 Ω, que dá 2,8 ÷ 180 = 15,6 mA. A potência é 2,8 × 0,0156 = 0,044 W, então um componente de 1/4 W é suficiente.

Exemplo 2: dividindo a tensão com resistores em série

Ligue 100 Ω e 200 Ω em série em uma fonte de 12 V. O total é 300 Ω, então a corrente é 12 ÷ 300 = 40 mA. A tensão em 100 Ω é 4 V e em 200 Ω é 8 V, que somam os 12 V da fonte. A tensão se divide proporcionalmente à resistência.

Exemplo 3: corrente dividida em um circuito paralelo

Ligue 100 Ω em paralelo com 200 Ω em uma fonte de 12 V. A resistência total é 66,7 Ω e a corrente total é 180 mA. A corrente se divide em 120 mA pelo ramo de 100 Ω e 60 mA pelo ramo de 200 Ω, que somam de volta 180 mA pela lei das correntes de Kirchhoff.

Exemplo 4: potenciômetro como divisor ajustável

Um potenciômetro de 10 kΩ em uma fonte de 5 V fornece 1,25 V quando o cursor está em 25 por cento do curso, e 2,5 V no meio. Isso cria uma tensão ajustável de forma simples, útil para brilho ou nível de sinal.

Exemplo 5: botão com pull-up de 10 kΩ

Ligue um pull-up de 10 kΩ de 5 V ao pino de entrada, e um botão do pino de entrada ao terra. Quando o botão é pressionado, a corrente é 0,5 mA e o resistor dissipa 2,5 mW. O pino lê nível baixo quando pressionado e alto quando solto.

Tópico 10: Usando resistores em outros circuitos

Em circuitos reais, resistores trabalham junto com capacitores e sensores. Esta seção mostra alguns usos comuns.

Circuito de atraso RC

Ligue um resistor de 100 kΩ em série com um capacitor de 10 µF. A constante de tempo é τ = R × C = 100.000 × 0,00001 = 1 segundo. O capacitor carrega cerca de 63 por cento da fonte em um segundo e cerca de 99 por cento em cinco segundos. Esse é um temporizador de atraso ou de pisca simples.

Termistor em um divisor

Use um termistor NTC de 10 kΩ a 25 °C em série com um resistor fixo de 10 kΩ em uma fonte de 5 V. O ponto central é 5 × 10 ÷ 20 = 2,5 V. Quando a temperatura muda, a resistência do NTC muda e a tensão de saída também muda, então o circuito consegue ler a temperatura.

Cada LED precisa do seu próprio resistor

Não compartilhe um único resistor entre vários LEDs em paralelo. A tensão direta de cada LED é diferente, e o de menor tensão puxa a maior parte da corrente. Dê a cada LED o seu próprio resistor.

Prática na protoboard

Você aprende resistores montando pequenos circuitos e conferindo os números. Use uma bateria de 9 V ou uma fonte USB de 5 V, um LED vermelho, alguns resistores, uma protoboard e um multímetro.

1. Leia as faixas de cor de cinco resistores, anote o valor de cada um, depois meça cada um com o multímetro e compare.

2. Calcule o resistor necessário para limitar um LED vermelho a cerca de 15 mA a partir de uma fonte de 9 V, escolha o valor padrão mais próximo e confira a potência.

3. Ligue dois resistores em série, meça a resistência total, depois faça o mesmo em paralelo e compare com as fórmulas.

4. Monte um divisor de tensão com 10 kΩ e 4,7 kΩ em uma fonte de 12 V, meça a saída e compare com 3,84 V.

5. Verifique o circuito do LED com o multímetro, depois anote a corrente e a temperatura do resistor após cinco minutos.

Próximos passos

Depois dos resistores, estude capacitores e indutores, que armazenam energia em vez de transformá-la em calor, e depois como eles se combinam com resistores em filtros e temporizadores. Guarde suas anotações de cálculo e confira cada projeto na folha de dados antes de montá-lo.

Resumo

Um resistor limita a corrente, e seu valor é definido pelo material e pela forma. Leia as faixas de cor na ordem certa, use a lei de Ohm para calcular corrente, tensão e potência, combine resistores em série e em paralelo com as fórmulas corretas, e use divisores de tensão e resistores pull-up para definir níveis no circuito. Escolha valor, potência nominal e tolerância juntos, e depois confira o resultado com um multímetro.