Tensão, corrente, resistência.
A lei de Ohm é uma das poucas equações que engenheiros praticantes, entusiastas de eletrónica e estudantes de física do ensino secundário usam em algum momento na mesma semana. Liga as três grandezas que definem como se comporta um circuito elétrico simples: tensão V (a "pressão" elétrica que empurra os eletrões), corrente I (a taxa de fluxo de eletrões) e resistência R (a oposição a esse fluxo). Conhecendo duas, pode encontrar a terceira. Esta calculadora é usada para dimensionar resistores de queda para LEDs, para verificar se um fio de determinada bitola consegue transportar uma dada corrente sem sobreaquecimento, para calcular a queda de tensão num sensor num circuito de microcontrolador, para estimar a potência dissipada por um aquecedor, e para mil outras tarefas em eletrónica analógica, sistemas automotivos e trabalho com rede elétrica AC. É a base sobre a qual as leis de Kirchhoff, os equivalentes de Thevenin e a maioria dos livros de texto de análise de circuitos são construídos. Apesar da sua simplicidade, errar é a causa mais comum de componentes queimados em eletrónica DIY.
A lei de Ohm na sua forma canónica é:
V = I × R
Reorganiza-se para I = V / R e R = V / I dependendo de quais das duas grandezas são conhecidas. A tensão V está em volts (V), a corrente I em amperes (A) e a resistência R em ohms (Ω). A potência dissipada no elemento resistivo é dada por:
P = V × I = I² × R = V² / R
Unidades: potência P em watts (W). Note que a lei se aplica estritamente apenas a materiais ómicos, que incluem a maioria dos resistores, fios de cobre a temperatura constante e muitos circuitos a níveis de sinal baixos. Não se aplica sem modificação a semicondutores (díodos, transístores), filamentos cuja resistência muda com a temperatura, ou qualquer elemento não linear — esses precisam da sua própria curva característica.
O painel aceita quaisquer duas das três grandezas: Tensão (V), Corrente (A) e Resistência (Ω). Deixe o campo desconhecido em branco e a calculadora irá inferi-lo a partir das outras duas usando a reorganização apropriada. O painel de resultados retorna a grandeza em falta mais a potência dissipada pelo elemento — importante porque exceder a classificação de potência de um resistor fá-lo derreter. Prefixo de unidades são aceites: "5k" para 5 kΩ, "10m" para 10 mA, "3.3" para 3.3 V.
Quer acionar um LED vermelho típico de 5 mm a partir de uma bateria de 9 V. O LED tem uma tensão direta de 2,0 V na sua corrente nominal de 20 mA. O resistor em série com o LED deve suportar os restantes 9 - 2 = 7 V a 20 mA. Por R = V / I: R = 7 / 0,020 = 350 Ω. O valor comum mais próximo é 360 Ω ou 390 Ω; escolha 390 Ω para ficar ligeiramente abaixo da corrente nominal, o que prolonga a vida do LED. Potência dissipada no resistor: P = I² × R = (0,020)² × 390 = 0,156 W, bem dentro da classificação de 0,25 W de um resistor padrão de um quarto de watt. Se usasse um resistor de 1/8 W em vez disso, estaria apenas dentro do seu limite à temperatura ambiente e arriscaria falha à medida que o resistor aquecesse.
Primeiro, usar valores DC para análise AC. AC introduz grandezas dependentes da frequência (impedância, reatância) que se reduzem a resistência pura apenas em DC ou frequência muito baixa. Segundo, ignorar o coeficiente de temperatura. A resistência de um fio de cobre aumenta cerca de 0,4% por grau Celsius; um resistor de precisão muda muito menos. Circuitos quentes desviam-se. Terceiro, exceder a classificação de potência do resistor. Um resistor de 1 W a que se apliquem 2 W aquecerá muito, possivelmente acima de 300 °C, e carbonizará eventualmente. Verifique sempre I² × R. Quarto, aplicar a lei de Ohm diretamente a dispositivos não ómicos como LEDs ou transístores — eles têm uma queda de tensão direta independente da corrente dentro da sua faixa de operação. Use a tensão direta nominal do LED como uma constante no cálculo do seu circuito, não como se fosse um resistor. Quinto, a armadilha da matemática com unidades: confundir miliamperes com amperes. 100 mA é 0,100 A, não 100 A, e a diferença entre os dois é a diferença entre um circuito funcional e uma placa de prototipagem derretida.
Para DC, a lei de Ohm como declarada é exata para qualquer condutor ómico a temperatura constante. Para AC, generaliza-se para V = I × Z, onde Z é a impedância — um número complexo que captura tanto a resistência como a reatância de indutores e capacitores, e que depende da frequência. A relação de fase entre V e I em circuitos AC — adiantada, atrasada ou em fase — vem do sinal da parte imaginária de Z. O fator de potência em sistemas industriais trifásicos é o cosseno do ângulo de fase e é financeiramente importante porque a potência reativa custa à concessionária, mas não é faturada como trabalho. A tensões muito altas ou temperaturas muito baixas, os materiais podem tornar-se não ómicos de maneiras surpreendentes; a lei de Ohm é um dos modelos mais simples da física e um dos mais fáceis de quebrar mudando a escala ou o material. Para trabalho em eletrónica abaixo de 1 GHz e para análise elétrica quotidiana, a forma simples aqui dada é o que 95% do trabalho prático em circuitos requer.