Resistência e reóstato

Uma resistência é uma peça feita para se opor à corrente elétrica numa medida conhecida, transformando parte da energia elétrica em calor. Um reóstato é uma resistência cujo valor se pode alterar enquanto a corrente passa. Georg Ohm publicou em 1827 a lei que relaciona corrente, tensão e resistência. Em 1840, Moritz Jacobi e Charles Wheatstone apresentaram instrumentos para ajustar a resistência de um circuito, e Wheatstone deu ao seu o nome de reóstato em 1843.

O que é

Uma resistência deixa passar a corrente elétrica, mas opõe-se a ela numa medida fixa, expressa em ohms. Num circuito, limita a corrente que uma dada tensão consegue fazer circular, divide uma tensão em partes mais pequenas ou transforma de propósito energia elétrica em calor. Um rádio, um carregador ou um computador contêm dezenas ou milhares delas. O computador ENIAC, apresentado em 1946, tinha cerca de 70 000.

Uma resistência fixa tem um único valor. Numa resistência variável, um contacto desliza ao longo da parte resistiva, de modo que muda o comprimento percorrido pela corrente e, com ele, a resistência. Com dois bornes chama-se reóstato e regula uma corrente, como a velocidade de um motor ou o brilho de uma lâmpada. Com três bornes, um em cada extremo da pista e outro no cursor, é um potenciómetro e retira a fração pretendida de uma tensão, como o botão de volume de um rádio.

Como funciona

A corrente num metal é um movimento de eletrões que, pelo caminho, chocam constantemente com os átomos do material e lhes cedem energia, o que aquece o condutor. Um fio de um dado material resiste mais quanto mais comprido é e menos quanto mais grosso. O cobre conduz tão bem que os fios de ligação de um circuito quase não contam. As resistências usam, pelo contrário, materiais que conduzem mal de propósito, como ligas de níquel ou carvão misturado com uma carga isolante.

Num potenciómetro, um contacto preso ao eixo desliza sobre uma pista de carvão entre dois bornes de extremidade.

A lei de Ohm relaciona as três grandezas: a corrente em amperes é igual à tensão em volts dividida pela resistência em ohms. Uma resistência de 100 ohms ligada a 5 volts deixa passar 0,05 amperes. A potência transformada em calor é a tensão multiplicada pela corrente, aqui um quarto de watt. Cada resistência tem uma potência nominal; se for obrigada a dissipar mais calor do que o previsto, aquece demasiado, o seu valor altera-se e pode queimar. Por isso, os reóstatos grandes levam fio nu em espiras afastadas sobre um suporte de cerâmica ou de ardósia, onde o ar o arrefece, enquanto as pequenas resistências da eletrónica estão previstas para uma fração de watt.

As resistências fixas foram fabricadas de várias maneiras. Uma resistência bobinada tem um enrolamento de fio de liga sobre um núcleo isolante. A resistência de carvão aglomerado, o tipo corrente na época da rádio, é um pequeno bastonete moldado com pó de carvão, uma carga e um aglutinante, com um fio de ligação metido em cada ponta; quanto mais carga, maior o valor. Uma resistência de película tem uma camada fina de carvão ou de metal sobre um bastonete de cerâmica. O valor vem impresso no corpo ou é indicado por anéis coloridos, um código fixado pelos fabricantes de rádios norte-americanos na década de 1920.

Como fazer

Uma mina de lápis entre duas pinças funciona como reóstato: quanto mais afastadas as pinças, mais fraca a lâmpada.

A grafite, a «mina» do lápis, conduz muito pior do que o cobre, e um pedaço chega para fazer um reóstato para uma lâmpada pequena. É preciso um suporte com três pilhas AA, o que dá 4,5 volts, uma lâmpada de lanterna prevista para mais ou menos essa tensão, no seu casquilho, três fios com pinças crocodilo nas duas pontas e uma mina grossa de lapiseira. Também serve um lápis de madeira rachado ao comprido, com a mina à vista de uma ponta à outra.

Pouse a mina num azulejo de cerâmica. Ligue um borne do suporte das pilhas à lâmpada, a lâmpada a uma pinça presa numa ponta da mina, e o outro borne das pilhas à segunda pinça. Encoste a segunda pinça à mina muito perto da primeira: a lâmpada acende quase tanto como ligada diretamente às pilhas. Faça-a deslizar ao longo da mina e a luz enfraquece, porque a corrente tem agora de atravessar um caminho de grafite mais comprido. Registe a distância entre as pinças quando o brilho desaparece. Um pedaço de fio resistivo, vendido para experiências escolares, dá o mesmo resultado e dura mais. Desligue a lâmpada entre os ensaios, para que ela e as pilhas durem mais.

A grafite é quebradiça e as pinças podem esmagá-la, por isso feche-as com cuidado. Use apenas pequenas pilhas secas, nunca uma bateria de automóvel, uma bateria de lítio ou um transformador ligado à rede. A mina e o fio aquecem, e com fontes mais fortes pode saltar uma faísca onde uma pinça toca na grafite. Mantenha papel e tudo o que possa arder afastados do azulejo. Nunca ligue os dois bornes das pilhas diretamente nem só através das pinças: os fios aquecem depressa e as pilhas podem verter.

História e evolução

Em 1825 e 1826, Georg Simon Ohm fez passar corrente por fios de comprimentos, espessuras e metais diferentes e mediu-a com uma agulha magnética colocada junto ao fio. Em 1827 publicou a relação entre corrente, tensão e resistência num livro sobre o circuito galvânico, Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet.

No reóstato de dois cilindros de Wheatstone, o fio enrolado na madeira acrescentava resistência e o enrolado no latão ficava em curto-circuito.

No início de 1840, Moritz Jacobi apresentou à Academia das Ciências de São Petersburgo um instrumento para regular a corrente de uma pilha. Em agosto desse ano, em Londres, Charles Wheatstone mostrou-lhe instrumentos seus, baseados no mesmo princípio. Wheatstone descreveu-os em 1843 na sua Bakerian Lecture perante a Royal Society e chamou-lhes reóstatos. Num deles, um fio nu passa de um cilindro de madeira para um de latão. Cada volta enrolada na madeira acrescenta resistência, ao passo que as voltas no latão ficam em curto-circuito através do metal. O King’s College de Londres guarda um reóstato de um cilindro de 1843, e o Museo Galileo de Florença um de dois cilindros fabricado em Nápoles em 1865.

O telégrafo e os cabos submarinos precisavam de resistências que se pudessem reproduzir em qualquer lugar. Em 1860, Werner Siemens propôs uma unidade baseada numa coluna de mercúrio com um metro de comprimento e um milímetro quadrado de secção. Uma comissão da British Association, com William Thomson, James Clerk Maxwell e Fleeming Jenkin, distribuiu as suas bobinas-padrão em fevereiro de 1865: fio enrolado sem apertar em caixas de cobre cheias de parafina. A unidade recebeu o nome de ohm.

Os reóstatos passaram depois a servir a jovem indústria elétrica. Em Milwaukee, em 1901, Lynde Bradley construiu um reóstato de discos de carvão para regular a velocidade dos motores elétricos, cuja resistência desce quando os discos são apertados uns contra os outros; em 1903 fundou com Stanton Allen a Compression Rheostat Company, chamada Allen-Bradley a partir de 1909. A rádio fez das pequenas resistências fixas um produto de fabrico em massa, e a Allen-Bradley lançou em 1935 resistências de carvão moldadas a quente. As resistências de película de carvão ou de metal, mais estáveis com o tempo, substituíram o carvão aglomerado a partir das décadas de 1960 e 1970.