Por que "precisamos" de resistores (eu entendo o que eles fazem, mas não por que ...)? [fechadas]

Eu sempre tive um entendimento básico de eletrônica. Agora estou começando a aprender um pouco mais, usando um Arduino como plataforma de teste, e tenho uma pergunta sobre resistores que não consigo resolver através de pesquisas.

Por que nós os usamos? Eu entendo que eles limitam a corrente. (No caso de um LED, muita corrente o aquece e queima.) Mas como isso é medido / calculado / escolhido? Não estou perguntando especificamente sobre um caso de uso de LED ou como usar um LED. Estou tentando entender "por que" os resistores são necessários no nível da física.

1. O que acontece com o restante da corrente não utilizada (por causa do resistor)?
2. O LED usa TODA a corrente disponível no circuito? Caso contrário, para onde vai o resto? (Reciclado de volta na fonte de energia?)
3. Por que um LED "baixa a tensão" em uma certa quantidade? E o que acontece com o restante dos componentes em série, a tensão cai para cada componente, até que não resta mais nada? Isso faria sentido, mas um LED não possui resistência interna (por isso é explicado), então por que diminui a tensão?
4. Recentemente, assisti a um vídeo, em que o sujeito explicando os resistores, desenhou um esboço mostrando 12 V → resistor → LED --- 0 V (você escolhe o seu resistor ao ponto de "usar toda a corrente / tensão" antes que ele atinja final do circuito? vídeo do YouTube
5. Por que uma bateria fica muito curta se você conectar os terminais diretamente, mas se você adicionar uma lâmpada (resistor), isso não acontece?
6. Fiz horas e horas de pesquisa e compreendo o que um resistor faz, mas não entendo por que ele é necessário (para não descarregar a bateria? ... Isso significa que ele "consome" toda a energia que está à sua frente? retorna ao ânodo?)
7. Por que lâmpadas diferentes funcionam com a mesma bateria (resistência diferente, mas não muito curta?)

Sei que essas perguntas são amplas e não estou procurando especificamente respostas para cada uma delas individualmente. Estou mencionando essas múltiplas perguntas acima para demonstrar que não tenho uma compreensão firme do conceito de por que um circuito precisa de resistência . Essa seria a pergunta a ser respondida.

Sua compreensão de como a energia flui através de um circuito precisa ser ajustada.

1. Quanta energia flui através de um circuito e é retirada da bateria ou fonte de energia depende de quanta corrente flui através desse circuito.

2. Quanta corrente flui através do circuito, ditada pela condutividade do circuito. Se um circuito tem uma alta resistência, é menos condutor e menos corrente / corrente flui.

Então, reunindo esses dois e analisando suas perguntas ...

1.O que acontece com o restante da corrente não utilizada (por causa do resistor)?

Não há "restante da corrente", a corrente é definida pela resistência do circuito.

2.O LED usa TODA a corrente disponível no circuito? Caso contrário, para onde vai o resto? (Reciclado de volta na fonte de energia?)

Novamente, o LED e seu resistor definem a corrente que receberão. Não há "descanso".

3.Por que um LED "reduz a tensão" em uma determinada quantidade? E o que acontece com o restante dos componentes em série, a tensão cai para cada componente, até que não resta mais nada?

O LED tem uma tensão direta mais ou menos fixa em uma determinada corrente. O restante da tensão cai no resistor. Isso define a corrente através do LED.

4.Eu assisti recentemente um vídeo, onde o cara que explica os resistores desenhou um trecho mostrando 12v -> Resistor -> LED --- 0V (você escolhe o seu resistor ao ponto de "usar toda a corrente / tensão" antes de chegar ao fim do circuito? Youtube Video

Em qualquer circuito em série, a tensão aplicada é dividida entre os elementos desse circuito em série. A corrente é definida pelo que os elementos do circuito exigem e é constante em todo o circuito em série.

Lembre-se de que a tensão é simplesmente uma medida do potencial de os elétrons fluírem entre dois pontos. É sempre medido entre dois pontos, e um valor de 0 volts nos diz que não haveria corrente entre esses mesmos dois pontos.

5.Por que uma bateria fica muito curta se você conectar os terminais diretamente, mas se você adicionar uma lâmpada (resistor), isso não acontece?

Um curto-circuito tem resistência praticamente nula e consome muita corrente do suprimento. Uma lâmpada tem resistência e consome muito menos corrente.

6.Fiz horas e horas de pesquisa e compreendo o que um resistor faz, mas não entendo por que ele é necessário (para não esgotar a bateria? .. isso significa que ele "consome" toda a energia antes retorna ao ânodo?)

Resistores são necessários para definir correntes e ajustar os níveis de tensão através de um circuito em série. Eles também são usados ​​para outras funções, como parte de filtros de frequência, osciladores etc. etc.

7.Por que lâmpadas diferentes funcionam com a mesma bateria (resistência diferente, mas não muito curta?)

Lâmpadas diferentes têm diferentes resistências.

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Para entender tudo isso você precisa para se familiarizar com a lei de Ohm e Tensão de Kirchoff Lei.

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EDIT: Adicionando pergunta de comentário, pois é útil por si só e pode ser migrado.

Estou correto ao declarar o seguinte: "Se eu colocar um LED diretamente em uma fonte de energia de 600maH, ele" usará "tudo o que estiver disponível (600maH). Em seguida, calibrei o resistor para resistir a corrente suficiente para alimentar o LED apenas o que precisa?

Uma fonte de energia de 600 mAh significa bastante menos aqui. mAh é uma medida de quanta carga e energia total efetivamente uma bateria fornecerá em um determinado momento. Se o seu circuito demorar 1mA, a bateria durará 600 horas. Se o seu circuito demorar 1A, a bateria durará apenas 36 minutos. Observe as unidades ... mA * Horas.

Uma bateria maior, da mesma tecnologia e voltagem, tem mais mAh.

A quantidade de energia que ele pode fornecer a qualquer momento depende da resistência terminal da bateria e da rapidez com que a química no interior da bateria pode reagir. Uma bateria de 3.7V 600mAh Li-Ion fornecerá muito mais energia bruta do que uma alcalina de 1.5V 600mAh. Poder e energia não são a mesma coisa. Por fim, porém, a carga, o circuito determina o quanto ela suga a bateria e a rapidez, supondo que ela não esteja consumindo muito rápido; nesse momento, a tensão da bateria cairá.

Você precisa pensar em uma bateria como o tanque de combustível do seu carro. A rapidez com que o gás diminui depende de quão forte e rápido você está dirigindo. 600mAh define apenas o tamanho do "tanque de combustível". O gás tem que ir do tanque para o motor através de um tubo e dos injetores. Se você exigir muito gás, ele não passará rápido o suficiente e o motor ficará sem combustível.

Aqui está uma introdução baseada na física aos conceitos de EE que você está tentando entender.

Suas perguntas são respondidas na parte inferior.

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Tudo deriva do fluxo de "carga"

A eletrônica, como denota sua raiz, elétron , é muito um estudo do fluxo de elétrons em um sistema específico.

Os elétrons são os "portadores" fundamentais de carga em um circuito típico; isto é, é como a carga é "movida" na maioria dos circuitos.

Adotamos uma convenção de assinatura dizendo que os elétrons têm uma carga "negativa". Além disso, um elétron representa a menor unidade de carga na escala atômica (física clássica). Isso é chamado de carga "elementar" e fica em Coulombs.$-1.602{\times}{10}^{-19}$

Por outro lado, os prótons têm uma carga assinada "positiva" de Coulombs.$+1.602{\times}{10}^{-19}$

No entanto, os prótons não podem se mover tão facilmente, porque normalmente estão ligados a nêutrons dentro dos núcleos atômicos pela força nuclear forte. É preciso muito mais energia para remover prótons dos núcleos atômicos (a propósito, a propósito da tecnologia de fissão nuclear) do que para remover elétrons.

Por outro lado, podemos desalojar elétrons de seus átomos com bastante facilidade. De fato, as células solares são baseadas inteiramente no efeito fotoelétrico (uma das descobertas seminais de Einstein) porque os "fótons" (partículas de luz) desalojam os "elétrons" de seus átomos.

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Campos elétricos

Todas as cargas exercem um campo elétrico "indefinidamente" no espaço. Este é o modelo teórico.

Um campo é simplesmente uma função que produz uma quantidade vetorial em todos os pontos (uma quantidade que contém magnitude e direção ... para citar Despicable Me ).

Um elétron cria um campo elétrico onde o vetor em cada ponto do campo aponta em direção ao elétron (direção) com uma magnitude correspondente à lei de Coulomb:

$$\lvert \vec E\rvert~~=~~\underbrace{\frac{1}{4\pi\epsilon_{0}}}_{ \begin{array}{c} \text{constant} \\ \text{factor} \end{array} }~~\underbrace{\frac{\lvert q\rvert}{r^{2}}}_{ \begin{array}{c} \text{focus on} \\ \text{this part} \end{array} }$$

As instruções podem ser visualizadas como:

Essas direções e magnitudes são determinadas com base na força (direção e magnitude) que seria exercida sobre uma carga de teste positiva. Em outras palavras, as linhas de campo representam a direção e magnitude que uma carga positiva de teste experimentaria.

Uma carga negativa experimentaria uma força da mesma magnitude na direção oposta .

Por essa convenção, quando um elétron está próximo a um elétron ou um próton próximo a um próton, eles se repelem.

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Sobreposição: cobrança de encargos

Se você resumir todos os campos elétricos exercidos individualmente por todas as cargas de uma região em um ponto específico, você obtém o campo elétrico total nesse ponto exercido por todas as cargas.

Isso segue o mesmo princípio de superposição usado para resolver problemas de cinemática com múltiplas forças atuando em um objeto singular.

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Carga positiva é a ausência de elétrons; carga negativa é o excedente de elétrons

Isso se aplica especificamente aos eletrônicos onde lidamos com o fluxo de carga através de materiais sólidos.

Para reiterar: a eletrônica é o estudo do fluxo de elétrons como portadores de carga; prótons não são os principais portadores de carga.

Novamente: para circuitos, os elétrons se movem, os prótons não.

No entanto, uma carga positiva "virtual" pode ser criada pela ausência de elétrons na região de um circuito, porque essa região possui mais prótons do que elétrons .

Lembre-se do modelo de elétrons de valência de Dalton, onde prótons e nêutrons ocupam um pequeno núcleo cercado por elétrons em órbita.

Os elétrons que estão mais distantes do núcleo na camada mais externa da "valência" têm a atração mais fraca pelo núcleo, com base na lei de Coulomb, que indica que a força do campo elétrico é inversamente proporcional ao quadrado da distância.

Ao acumular carga, por exemplo, em uma placa ou em algum outro material (digamos, esfregando-os vigorosamente como nos bons velhos tempos), podemos gerar um campo elétrico. Se colocarmos elétrons nesse campo, os elétrons se moverão macroscopicamente em uma direção oposta às linhas do campo elétrico.

Nota: como a mecânica quântica e o movimento browniano descreverão, a trajetória real de um elétron individual é bastante aleatória. No entanto, todos os elétrons exibirão um movimento "médio" macroscópico com base na força indicada pelo campo elétrico.

Assim, podemos calcular com precisão como uma amostra macroscópica de elétrons responderá a um campo elétrico.

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Potencial elétrico

$\lvert \vec E\rvert$

$$\lvert \vec E\rvert = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{\lvert q\rvert}{r^{2}}$$

$r \to 0$$\lvert \vec E\rvert \to \infty$

$r \to \infty$$\lvert \vec E\rvert \to 0$

Agora, considere a analogia de um planeta. À medida que a massa cumulativa total do planeta aumenta, o mesmo ocorre com a sua gravidade. A superposição das forças gravitacionais de toda a matéria contida na massa do planeta produz atração gravitacional.

$\left(M_{\text{planet}} \gg m_{\text{you}}\right)$

Lembre-se da cinemática que o potencial gravitacional é a quantidade de potencial que um objeto tem devido à sua distância do centro gravitacional do planeta . O centro gravitacional do planeta pode ser tratado como uma fonte de gravidade pontual.

$q$

No caso do potencial gravitacional, assumimos que o campo gravitacional é zero infinitamente distante do planeta.

$m$$\vec g_{\text{planet}}$

Da mesma forma, se tivermos uma carga de teste positiva que começa infinitamente longe de uma carga de fonte que gera um campo elétrico , o potencial elétrico em um ponto é quanta energia seria necessária para mover a carga de teste para uma certa distância da carga da fonte.→ fonte E$q_{\text{source}}$$\vec E_{\text{source}}$$r$

Isto resulta em:

• Cargas negativas ganham potencial elétrico quando se deslocam na direção do campo elétrico e se afastam de uma carga positiva da fonte.$\vec E$
• Cargas negativas perdem potencial elétrico ao se mover na direção oposta ao campo elétrico e em direção a uma carga positiva da fonte.$\vec E$
• Por outro lado, cargas positivas perdem potencial elétrico quando se deslocam na direção do campo elétrico e se afastam de uma carga positiva da fonte.$\vec E$
• As cargas positivas ganham potencial elétrico ao se mover na direção oposta ao campo elétrico e em direção a uma carga positiva da fonte.$\vec E$

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Potencial elétrico em condutores

Considere o modelo de condutores ou metais de transição, como cobre ou ouro, com um "mar de elétrons". Esse "mar" é composto de elétrons de valência que são mais fracamente acoplados e meio que "compartilhados" entre vários átomos.

Se aplicarmos um campo elétrico a esses elétrons "soltos", eles serão inclinados, em uma média macroscópica, a se mover em uma direção específica ao longo do tempo.

Lembre-se, os elétrons viajam na direção oposta ao campo elétrico.

Da mesma forma, colocar um comprimento do condutor do fio próximo a uma carga positiva causará um gradiente de carga no comprimento do fio.

A carga em qualquer ponto do fio pode ser calculada usando sua distância da carga da fonte e atributos conhecidos do material usado no fio.

A carga positiva devido à ausência de elétrons aparecerá mais distante da carga positiva da fonte, enquanto a carga negativa devido à coleta e excesso de elétrons se formará mais próxima da carga da fonte.

Por causa do campo elétrico, uma "diferença de potencial" aparecerá entre dois pontos no condutor. É assim que um campo elétrico gera tensão em um circuito.

A tensão é definida como a diferença de potencial elétrico entre dois pontos em um campo elétrico.

Eventualmente, a distribuição de carga ao longo do comprimento do fio alcançará "equilíbrio" com o campo elétrico. Isso não significa que a carga pare de se mover (lembre-se do movimento browniano); apenas que o movimento de carga "líquido" ou "médio" se aproxima de zero.

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Pilhas não ideais

Vamos criar uma fonte de energia de célula galvânica ou voltaica .

$\left(\text{NH}_{4}\right)\left(\text{NO}_{3}\right)$

$\text{NH}_{4}^{+}$$\text{NO}_{3}^{-}$

Terminologia útil:

• cátion : um íon carregado positivamente
• ânion : um íon carregado negativamente
• cátodo : os cátions se acumulam no cátodo
• ânodo : os ânions se acumulam no ânodo

Útil mnemónica: " um ion" é " um ion" é " AN ion egative"

Se examinarmos a reação da célula galvânica de zinco-cobre acima:

$$\text{Zn}\left(\text{NO}_{3}\right)_{2}~~+~~\text{Cu}^{2+} \quad\longrightarrow\quad \text{Zn}^{2+}~~+~~\text{Cu}\left(\text{NO}_{3}\right)_{2}$$

O movimento de cátions e é o fluxo de carga positiva na forma de íons. Este movimento vai em direção ao cátodo . Cu 2 $\text{Zn}^{2+}$$\text{Cu}^{2+}$

Nota: Anteriormente, dissemos que carga positiva é a "ausência" de elétrons. Os cátions (íons positivos) são positivos porque a remoção dos elétrons resulta em uma carga atômica líquida positiva devido aos prótons no núcleo. Esses cátions são móveis na solução da célula galvânica, mas como você pode ver, os íons não trafegam através da ponte condutora que liga os dois lados da célula . Ou seja, apenas elétrons se movem através do condutor .

Com base no fato de que cátions positivos se movem e se acumulam em direção ao cátodo, nós o rotulamos como negativo (cargas positivas são atraídas para negativas).

Por outro lado, como os elétrons se movem em direção e se acumulam no ânodo, nós o rotulamos como positivo (cargas negativas são atraídas para positivas).

Lembra como você aprendeu que a corrente flui de para ? Isso ocorre porque a corrente convencional segue o fluxo de carga positiva e cátions, não de carga negativa.$\textbf{+}$$\textbf{-}$

Isso ocorre porque a corrente é definida como o fluxo de carga positiva virtual através de uma área de seção transversal . Os elétrons sempre fluem opostos à corrente por convenção.

O que torna essa célula galvânica não ideal é que, eventualmente, o processo químico que gera o campo elétrico através do condutor e faz com que os elétrons e a carga fluam chegue ao equilíbrio.

Isso ocorre porque o acúmulo de íons no ânodo e no cátodo impedirá que a reação continue mais.

Por outro lado, uma fonte de energia "ideal" nunca perderá a força do campo elétrico.

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Fontes de tensão ideais são como escadas rolantes mágicas

Vamos voltar à analogia do potencial gravitacional.

Suponha que você esteja em uma colina e tenha um caminho arbitrário descendo a colina, construído com paredes de papelão. Digamos que você role uma bola de tênis por esse caminho com paredes de papelão. A bola de tênis seguirá o caminho.

Nos circuitos, o condutor forma o caminho.

Agora, digamos que você tenha uma escada rolante no pé da colina. Como uma máquina Rube Goldberg, a escada rolante pega bolas de tênis que você rola pelo caminho e as deixa no início do caminho, no topo da colina.

A escada rolante é a sua fonte de energia ideal.

Agora, digamos que você sature quase completamente o caminho inteiro (incluindo a escada rolante) com bolas de tênis. Apenas uma longa fila de bolas de tênis.

Como não saturamos completamente o caminho, ainda existem espaços e espaços para as bolas de tênis se moverem.

Uma bola de tênis que é carregada pela escada rolante esbarra em outra bola, que esbarra em outra bola que ... continua e continua.

As bolas de tênis descendo o caminho na colina ganham energia devido à diferença potencial na gravidade. Eles saltam um no outro até que finalmente outra bola é carregada na escada rolante.

Vamos chamar as bolas de tênis de elétrons. Se seguirmos o fluxo de elétrons descendo a colina, através do nosso "circuito" de papelão falso, subimos a "fonte de energia" da escada rolante mágica, notamos algo:

As "lacunas" entre as bolas de tênis estão se movendo na direção oposta exata das bolas de tênis (subindo e descendo a escada rolante) e estão se movendo muito mais rapidamente. As bolas estão naturalmente se movendo de alto potencial para baixo potencial, mas a uma velocidade relativamente lenta. Em seguida, eles retornam a um alto potencial usando a escada rolante.

A parte inferior da escada rolante é efetivamente o terminal negativo de uma bateria, ou o cátodo na célula galvânica que discutimos anteriormente.

A parte superior da escada rolante é efetivamente o terminal positivo de uma bateria ou o ânodo em uma célula galvânica. O terminal positivo tem um maior potencial elétrico.

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Atual

Ok, então a direção em que a carga positiva flui é a direção da corrente elétrica.

O que é atual?

Por definição, é: a quantidade de carga que passa por uma área de seção transversal por segundo (unidades: Coulombs por segundo). É diretamente proporcional à área da seção transversal do fio / material condutor e à densidade da corrente. Densidade atual é a quantidade de carga que flui através de uma unidade de área (unidades: Coulombs por metro quadrado).

Aqui está outra maneira de pensar sobre isso:

Se você tiver um lançador de bolas de tênis cuspindo bolas carregadas positivamente através de uma porta, o número de bolas que ele passa pela porta por segundo determina sua "corrente".

A rapidez com que essas bolas estão se movendo (ou quanta energia cinética elas têm quando atingem uma parede) é a "tensão".

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Conservação de carga e tensão

Este é um princípio fundamental.

Pense assim: existe um número fixo de elétrons e prótons. Em um circuito elétrico, a matéria não é criada nem destruída ... então a carga permanece sempre a mesma. No exemplo da escada rolante de bolas de tênis, as bolas estavam dando voltas. O número de bolas permaneceu fixo.

Em outras palavras, a carga não "se dissipa". Você nunca perde carga.

O que acontece é que a carga perde potencial . As fontes de tensão ideais devolvem seu potencial elétrico à carga.

As fontes de tensão NÃO criam carga. Eles geram potencial elétrico.

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Corrente entrando e saindo de nós, resistência

Vamos pegar esse princípio de conservação de carga. Uma analogia semelhante pode ser aplicada ao fluxo de água.

Se temos um sistema de rios descendo uma montanha que se ramifica, cada ramo é análogo a um "nó" elétrico.

          / BRANCH A
         /
        /
MAIN ---
        \
         \
          \ BRANCH B

-> downhill

A quantidade de água que flui para um galho deve ser igual à quantidade de água que sai do galho pelo princípio de conservação: a água (carga) não é criada nem destruída.

No entanto, a quantidade de água que flui para um determinado ramo depende de quanta "resistência" esse ramo coloca.

Por exemplo, se o Ramo A for extremamente estreito, o Ramo B for extremamente amplo e os dois ramos tiverem a mesma profundidade, o Ramo B naturalmente terá a maior área de seção transversal.

Isso significa que o ramo B oferece menos resistência e um volume maior de água pode fluir através dele em uma única unidade de tempo.

Isso descreve a lei atual de Kirchoff.

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Você ainda esta aqui? Impressionante!

1. O que acontece com o restante da corrente não utilizada?

Por causa do princípio de conservação, toda a carga em um nó deve fluir. Não há corrente "não utilizada" porque a corrente não é usada . Não há mudança de corrente em um único circuito em série.

No entanto, diferentes quantidades de corrente podem fluir para diferentes ramos em um nó elétrico em um circuito paralelo , dependendo das resistências dos diferentes ramos.

2. O LED usa toda a corrente?

Tecnicamente, o LED e o (s) resistor (es) não "usam" a corrente, porque não há queda de corrente (a quantidade de carga que passa pelo LED ou resistor (es) em uma unidade de tempo). Isso ocorre devido à conservação da carga aplicada a um circuito em série: não há perda de carga em todo o circuito, portanto, não há queda de corrente.

A quantidade de corrente (carga) é determinada pelo comportamento do LED e do (s) resistor (es), conforme descrito em suas curvas iv

3. Por que o LED "baixa a tensão" em uma certa quantidade?

Aqui está um circuito básico de LED .

Um LED tem uma voltagem de ativação, geralmente em torno de 1,8 a 3,3 V. Se você não atingir a voltagem de ativação, praticamente nenhuma corrente fluirá. Consulte as curvas iv do LED vinculadas abaixo.

Se você tentar empurrar a corrente na direção oposta à polaridade dos LEDs, você estará operando o LED em um modo de "polarização reversa" no qual quase nenhuma corrente passa. O modo de operação normal de um LED é o modo de polarização direta. Além de um certo ponto no modo de polarização reversa, o LED "quebra". Confira o gráfico iv de um diodo.

Os LEDs são na verdade junções PN (silício dopado em p e n dopado). Com base nos níveis de Fermi do silício dopado (que depende das lacunas da banda de elétrons do material dopado), os elétrons requerem uma quantidade muito específica de energia de ativação para saltar para outro nível de energia. Eles então irradiam sua energia como um fóton com um comprimento de onda / frequência muito específico à medida que saltam de volta para um nível mais baixo.

Isso é responsável pela alta eficiência (mais de 90% da energia dissipada por um LED é convertida em luz, não em calor) dos LEDs, em comparação com as lâmpadas de filamento e CFL.

É também por isso que a iluminação LED parece tão "artificial": a luz natural contém uma mistura relativamente homogênea de um amplo espectro de frequências; Os LEDs emitem combinações de frequências muito específicas de luz.

Os níveis de energia também explicam por que a queda de tensão em um LED (ou em outros diodos) é efetivamente "fixa", à medida que mais corrente passa por ele. Examine a curva iv para um LED ou outro diodo: além da tensão de ativação, a corrente aumenta MUITO para um pequeno aumento na tensão. Em essência, o LED tentará deixar fluir o máximo de corrente possível, até que se deteriore fisicamente.

É também por isso que você usa um resistor limitador de corrente em linha para limitar o fluxo de corrente através de um diodo / LED a um miliampère nominal específico com base nas especificações do LED.

3 (b) E o que acontece com o restante dos componentes em série, a tensão cai para cada componente, até que não resta mais nada?

Sim, a lei de tensão de Kirchoff é que a soma de toda a tensão cai em um loop em torno de um circuito é zero . Em um circuito simples em série, há apenas um loop.

4. Você escolhe o seu resistor ao ponto de "consumir toda a corrente / tensão" antes de chegar ao fim do circuito?

Não. Você escolhe seu resistor com base na corrente nominal do LED (digamos 30 mA = 0,03 A) e na lei de Ohm, conforme descrito no artigo do circuito do LED .

Sua voltagem vai se esgotar. Sua corrente permanece a mesma em um único circuito em série.

5. Por que uma bateria fica sem carga se você conectar os terminais diretamente, mas se você adicionar uma lâmpada (resistor), isso não ocorre?

Não tenho certeza do que você quer dizer com "morto".

A conexão dos terminais de uma bateria resulta em uma grande corrente descarregada na tensão da bateria. Essa tensão é dissipada através da resistência interna da bateria e do fio condutor na forma de calor - porque até os condutores têm alguma resistência.

É por isso que as baterias em curto ficam super quentes. Esse calor pode afetar adversamente a composição de uma célula química até que ela exploda.

6. Por que os resistores são necessários?

Aqui está a retórica: imagine que há um show incrível. Todas as suas bandas favoritas estarão lá. Vai ser um bom momento.

Digamos que os organizadores do evento não tenham noção da realidade. Então eles pagam a entrada desse incrível concerto quase completamente grátis. Eles colocam em uma área extremamente acessível. Na verdade, eles são tão desorganizados que nem se importam se vendem demais e não há assentos suficientes para todos que compram ingressos.

Ah, e isso é em Nova York.

Muito rapidamente, este incrível concerto se transforma em um desastre total. As pessoas estão sentadas umas nas outras, derramando cerveja em todos os lugares; brigas estão começando, os banheiros estão lotados, os groupies estão assustando todo mundo, e você mal consegue ouvir a música acima de toda a comoção.

Pense no seu LED como aquele concerto incrível. E pense em como seu LED ficará bagunçado se você não tiver mais resistência para impedir que TODOS e suas mães apareçam no show.

Neste exemplo idiota, "resistência" se traduz em "custo de entrada". Por princípios econômicos simples, aumentar o custo do show diminui o número de pessoas que comparecerão.

Da mesma forma, aumentar a resistência em um circuito impede que a carga (e subsequentemente a corrente) passe. Isso significa que o seu LED (concerto) não é completamente destruído por todas as pessoas (carga).

Sim, a engenharia elétrica é uma verdadeira festa.

Qual é a maneira mais rápida de entender a eletricidade básica? Apenas se concentre em questões do "botão quente", como as seguintes. Corrija seus conceitos mentais, e tudo se encaixa e faz sentido.

Condutores são materiais compostos de "eletricidade móvel". Eles não conduzem eletricidade; em vez disso, contêm eletricidade, e sua eletricidade pode se mover. Cuidado com a ampla definição incorreta de condutores:

ERRADO: os condutores são transparentes à corrente, como canos de água vazios? Não.

CORRETO: todos os condutores contêm carga móvel, como tubos cheios de água.

Os fios são como mangueiras pré-cheias, onde os elétrons do metal são como água já dentro da mangueira. Nos metais, os elétrons dos átomos estão constantemente pulando e 'orbitando' por todo o volume de metal. Todos os metais contêm um "mar" de eletricidade móvel semelhante a fluidos. Portanto, se prendermos alguns fios de metal em um círculo, criamos um tipo de correia de transmissão ou volante oculto. Uma vez formado o loop, o "cinto de eletricidade" circular fica livre para se mover dentro do metal. (Se agarrarmos e mexermos nosso círculo de fios, na verdade produziremos uma pequena corrente elétrica por inércia, como se o fio fosse uma mangueira cheia de água. Pesquisa: Efeito Tolman.)

O caminho para a corrente é um círculo completo, incluindo a fonte de alimentação. As fontes de alimentação não fornecem elétrons. (Em outras palavras, o círculo não tem começo. É um loop, como um volante móvel.) Os elétrons móveis são contribuídos pelos próprios fios. Fontes de alimentação são apenas bombas de eletricidade. O caminho para a corrente é através da fonte de alimentação e volta. Uma fonte de alimentação é apenas mais uma parte do circuito fechado.

Correntes elétricas são fluxos bastante lentos. Mas, como as rodas e os cintos de transmissão, quando empurramos uma parte da roda, a roda inteira se move como uma unidade. Podemos usar uma correia de borracha para transferir instantaneamente energia mecânica. Podemos usar um circuito fechado de eletricidade para transferir instantaneamente energia elétrica para qualquer parte do circuito. No entanto, o próprio loop não se move na velocidade da luz! O loop em si se move lentamente. E para sistemas CA, o loop se move para frente e para trás enquanto a energia se move continuamente para frente. Grande dica: quanto mais rápido os elétrons, maiores os amplificadores. Zero amperes? É quando os próprios elétrons dos fios param. Outra dica: energia elétrica são ondas e elétrons são o "meio" ao longo do qual as ondas viajam. O meio se move para frente e para trás, enquanto a onda se propaga rapidamente. Ou então, o médio empurra para trás, movendo-se lentamente, enquanto a onda avança extremamente rapidamente. (Em outras palavras, não existe uma única "eletricidade", pois sempre havia duas coisas separadas movendo-se dentro dos circuitos: as lentas correntes circulares dos elétrons e a rápida propagação unidirecional da energia eletromagnética. Elas se movem com duas velocidades totalmente diferentes nos circuitos e enquanto as correntes fluem em loops, a energia flui unidirecionalmente da fonte para o consumidor.)

As baterias não armazenam eletricidade. Eles não armazenam carga elétrica. Eles nem armazenam energia elétrica . Em vez disso, as baterias armazenam apenas "combustível" químico na forma de metais não corroídos, como lítio, zinco, chumbo, etc. Mas então, como as baterias podem funcionar? Fácil: uma bateria é uma bomba de carga alimentada quimicamente. À medida que suas placas de metal corroem, a energia química é liberada e eles bombeiam eletricidade através de si mesmos. O caminho para a corrente é atravésa bateria e recue novamente. (As bombas não são usadas para armazenar o material que está sendo bombeado!) E a "capacidade" da bateria é apenas a quantidade de combustível químico existente no interior. Uma certa quantidade de combustível é capaz de bombear uma certa quantidade total de elétrons antes que o combustível se esgote. (É um pouco como classificar seu tanque de gasolina em quilômetros de viagem, e não em galões. Os tanques de gás não armazenam milhas e as baterias não armazenam eletricidade!) Baterias recarregáveis? É quando nós os forçamos a retroceder, para que seus "produtos de escape" internos sejam convertidos novamente em combustível: os compostos de corrosão são transformados novamente em metal.

Resistores não consomem eletricidade. Quando uma lâmpada é ligada, seus próprios elétrons começam a se mover, à medida que novos elétrons entram em uma extremidade do filamento, mas, ao mesmo tempo, outros elétrons estão deixando a extremidade oposta. O filamento faz parte de um anel completo de elétrons que se movem como uma correia de transmissão. O efeito de aquecimento é uma espécie de atrito, como quando você pressiona o polegar contra a jante de um pneu em rotação. (Seu polegar não está consumindo borracha, apenas aquece por atrito e as lâmpadas não consomem elétrons, apenas "esfregam" os elétrons em movimento e aquecem por atrito.) Portanto, os resistores são apenas dispositivos de atrito. O caminho para os elétrons está completo e nenhum elétron é consumido ou perdido. Observe que quanto mais rápidos os elétrons, mais altos os amperes e maior o aquecimento. A corrente "baixa" é apenas eletricidade lenta.

Eu também sou iniciante, mas tente responder às suas perguntas:

1. Não há 'descanso' da corrente. A corrente é usada tanto quanto necessário. Se você conectar um fio de + (VCC) a - (GND), ocorrerá um curto-circuito. Veja como não há freio na velocidade com que os elétrons podem funcionar.

2. Se não houver resistor, o LED utilizará os elétrons na 'velocidade' mais rápida possível. Como isso é demais, o LED acenderá (mais cedo ou mais tarde).

3. Não sei por que ele cai, provavelmente o mecanismo interno do LED faz com que alguma tensão seja usada. Isso significa que o restante tem menos voltagem restante. E sim, continuará até que nada seja deixado. Isso pode fazer com que outros LEDs não acendam ou pisquem / se comportem irregularmente ou estejam esmaecidos.

4. Na verdade, você deve calculá-lo devido ao quão brilhante você deseja que o seu led seja. Assim, um resistor mais alto torna o LED menos brilhante.

5. Uma lâmpada possui resistência interna, portanto, não é necessário um resistor.

6. Ele não consome bateria, apenas torna o fluxo de elétrons mais lento (pelo menos é uma analogia fácil).

7. Cada lâmpada possui uma resistência interna, portanto, não resulta em curto-circuito. Se você usar muita tensão, ela quebrará.

Leia sobre o modelo de eletricidade da água. Ele compara a corrente com a água que flui ao redor e pode ajudar a entender o que significam termos como corrente e tensão e como eles agem juntos.

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Mencionei este modelo porque me ajudou muito a entender várias coisas.
laptop2d está certo, uma explicação é melhor do que "vá procurar por isso". Mas é bastante demorado explicar tudo aqui, quando outros sites já fizeram isso corretamente. Não sou especialista e descrever coisas em inglês também pode não ser a melhor ideia ... mas vamos tentar.

Corrija-me se eu estiver errado!

Compare a eletricidade com um tanque de água acima - da fonte - e um tanque de água abaixo - da pia. No tanque superior, há água que deseja correr através de um tubo para o tanque inferior. Esta é a sua bateria. Carregar a bateria significa encher a água do tanque inferior para o tanque superior. Ter um tanque superior vazio é uma bateria vazia.
Imagine que há um cano de cima para baixo - o fio.
A água quer fluir pelo cano - a bateria quer produzir corrente elétrica no fio.
Uma válvula no tubo é comparada a uma chave.
Abrir uma válvula apenas pela metade pode ser entendido como um resistor. Limita o fluxo de água.
Uma roda d'água é um consumidor e um resistor também. Também limita o fluxo de água. Se a válvula for usada adicionalmente para criar resistência, a velocidade de rotação da roda pode ser controlada.
A pressão da água entre os dois tanques é a tensão. Um tanque colocado mais alto tem uma pressão mais alta em relação ao tanque inferior.
A quantidade de água que flui em 1 segundo através dos canos é a corrente. Esteja ciente do tempo aqui!
A pressão da água, o resistor e a quantidade de água que flui dependem um do outro. Esta é a lei de Ohm. Um tubo largo sem mais nada permite que a água flua incontrolavelmente pesada - um curto-circuito. Tanques e canos podem ser danificados.

Com este modelo, talvez você possa entender melhor as coisas. Por exemplo, a água que não flui através da roda não vai a lugar algum. Aguarda no tanque para ser usado mais tarde.

As respostas até agora se concentram nos exemplos específicos da pergunta, todos com escopo bastante limitado. Acredito que o verdadeiro mal-entendido decorre de uma maior familiaridade com a lógica digital do que os circuitos analógicos tradicionais (levando a esses exemplos limitados).

De maneira simplista, um circuito digital (como um MPU) pode ser construído com apenas elementos de chave liga / desliga 'rígidos'. Os circuitos integrados são construídos assim para melhorar o consumo de energia.

Os resistores são importantes sempre que um circuito se torna analógico (ou real, como algumas pessoas podem expressá-lo). Se o tamanho do seu sinal for importante, provavelmente há resistores envolvidos.

• Um circuito clássico de amplificador operacional (a menos que o ganho seja -1) depende da proporção de resistores.
• Os conversores A / D e D / A provavelmente usam resistores.
• O controle de estado padrão (pull-up / pull-down) usa resistores.
• Circuitos de cronometragem simples usam uma rede RC. Você pode ver isso em um circuito de atraso de redefinição.
• A carga da bateria, a tensão e a regulação de corrente usam resistores, conforme identificados na pergunta - em vários tipos de funções de feedback e estabilização.

Os aspectos analógicos de muitos circuitos modernos são obscuros ou contidos em módulos pré-embalados. O surgimento do design digital reduziu as oportunidades de entender os conceitos analógicos simples.

TL; DR para o caso específico de um LED (conforme solicitado):

Qualquer carga conectada a uma fonte de tensão constante CC (por exemplo, uma bateria) que não seja efetivamente um resistor de alguma descrição - é incapaz de extrair energia da bateria ou de um curto-circuito.

Algumas cargas elétricas inerentemente se comportam como resistores (e são resistores, apenas não parecendo o componente eletrônico), por exemplo, lâmpadas, aquecedores de ambiente, fornos. Estes, se projetados corretamente, auto-regulam seu consumo de energia se alimentados por uma fonte de tensão constante (bateria, rede elétrica, a maioria das fontes de alimentação).

Alguns (como motores, transformadores), embora não sejam resistores, comportam-se equivalentes a um quando conectados a uma fonte CA de tensão constante .

Outras cargas (como LEDs, tubos fluorescentes nus) não se comportam como resistores e não são capazes de regular seu próprio consumo de energia quando alimentadas por fontes de tensão constantes . A fonte de alimentação ideal para essas cargas é uma fonte de corrente constante , e os componentes extras necessários ao seu redor estão lá para fazer com que sua fonte de tensão constante se comporte suficientemente como uma fonte de corrente constante.

Espero que as respostas já postadas dêem alguns esclarecimentos, mas, a menos que eu tenha perdido, houve uma pergunta que não foi totalmente abordada: "Por que uma bateria fica muito curta se você conectar os terminais diretamente, mas se você adicionar uma lâmpada ( resistor), não é? "

Na verdade, quando está frio (ou seja, não está aceso), uma lâmpada incandescente é quase um ponto morto; sua resistência é muito baixa - mas geralmente terá muito mais do que os fios conectados a ela. Portanto, podemos aproximar a situação como um resistor de valor muito baixo em um circuito sem resistência. Por isso, quando a bateria é conectada pela primeira vez, toda a diferença de potencial (tensão) cai através da pequena resistência da lâmpada, gerando uma corrente alta (lei de Ohm em funcionamento). Quando temos uma voltagem praticamente estável em alta corrente através de um componente, ela consumirá muita energia(P = IV) e, portanto, esquenta (como um aparte, a bateria experimenta a mesma diferença de potencial e a mesma corrente exata para que também se aqueça - mas é um grande objeto pesado enquanto a lâmpada é uma pequena tira enrolada de fio de tungstênio, de modo que o último esquenta muito, muito mais).

O problema da lâmpada, no entanto, é que sua resistência depende da temperatura. Normalmente, esse não é um fenômeno que se mostra muito porque as faixas de temperatura com as quais costumamos lidar são pequenas, mas um filamento da lâmpada atinge mais de 3000K e, no caso do tungstênio, a resistência aumenta com a temperatura. Assim, quando a temperatura do filamento se estabiliza após a conexão da bateria - assim como o brilho e a resistência -, ela age como um resistor bastante robusto. De fato, você pode medir isso sozinho: usando a configuração de resistência de um DMM, meça a resistência nos terminais da lâmpada (o DMM usa uma voltagem muito baixa para isso e nem chega perto de acender a lâmpada) e depois use o DMM para meça a tensão e a corrente através da lâmpada quando estiver conectada a uma bateria. Em seguida, use a lei de Ohm com esses dois números (V / I = R) e você obterá um número de resistência muito maior do que quando a lâmpada não estava acesa. De fato, a resistência da lâmpada apagada é tão baixa que a qualidade do contato entre as pontas de prova do seu DMM e os terminais da lâmpada é importante e você pode ter dificuldade para chegar a uma leitura estável.

Como alguém disse, o curto-circuito de uma bateria pequena não derrete imediatamente o fio que você usa, porque a bateria possui uma resistência efetiva interna bastante pequena. Você pode medir o que é isso fazendo leituras V e I com primeiro um pequeno resistor (digamos, 25 ohms para uma bateria de 9V) e depois a leitura V sem carga na bateria. Você notará que a tensão que você mede com o resistor presente é ligeiramente menor que a tensão de circuito quase aberto que o DMM lê por si só; essa diferença de tensão dividida pela corrente que você lê com o resistor conectado é a resistência interna efetiva da bateria.

Bem, antes de tudo, algumas vezes você precisa proteger os elementos de altas correntes. Por exemplo, se você conectar um diodo a uma bateria de 9 volts, a corrente o destruirá se estiver conectado da maneira correta (A ligado +, C ligado -). Para evitar isso, conectamos um resistor de 600 ohms para absorver parte da tensão nas extremidades, para que a tensão menor (+ - 3,3 volts para um LED) apareça nas extremidades do LED.

Segundo, nem sempre podemos escolher a fonte de alimentação. Você pode dizer "bem, existem conversores e transformadores de CI" Sim, mas isso simplesmente não é prático, pois custa mais e é mais difícil de operar (sem mencionar a diferença entre transformadores ideais e reais e seu peso). Também temos resistores dinâmicos (resistores que alteram sua resistência - desculpe se esse não é o termo, eu sou russo e apenas o primeiro ano do ensino médio em eletrônica) que são muito mais práticos, pois você não pode alterar o número de rolos de fio em um transformador.

A julgar pela natureza dessa pergunta, acho que você está começando a usar a eletrônica, para que não precise se preocupar muito com o que faz o quê. Aprenda as paredes - Kirchoffs é o mais importante e você entenderá como a corrente funciona e como a tensão funciona. O resto se seguirá. Outras coisas em que você deve se concentrar é entender os elementos. As paredes vêm em primeiro lugar, os elementos em segundo ... Quando você aprender sua teoria, poderá trabalhar com os LSIC e sujar as mãos. Ou você pode começar a trabalhar com um Arduino ou algo assim. Eu tenho o OSOYO e é incrível. (este post não tem a marca do arduino)

Lembre-se também:

A corrente é igual à tensão sobre resistência.

Pode ser útil controlar as unidades e classificações:

• mAh - miliampere-hora. Uma medida de carga elétrica. Por si só, não diz muito. Como uma classificação em uma bateria, ela se torna significativa em combinação com a tensão nominal da bateria como uma medida de energia que a bateria pode armazenar. Uma miliampere-hora é a quantidade de carga representada por uma corrente de um miliampere que flui por uma hora.
• A - Amp (ou Ampere). Uma medida da corrente elétrica - taxa de fluxo de carga.
• V - voltagem. Esta é uma medida de potencial. Novamente, por si só, não é uma especificação completa para uma bateria, mas é uma especificação importante. Uma bateria ideal manterá uma voltagem especificada e fornecerá a mesma quantidade de corrente necessária para manter um circuito em seus terminais. Uma bateria real terá resistência interna, portanto terá uma tensão de "circuito aberto" (sem carga); a tensão diminui à medida que a carga aumenta (ela precisa fornecer mais corrente ao circuito). À medida que a maioria das baterias reais se esgota, a tensão também diminui; a relação entre o estado da carga e a tensão do circuito aberto depende do design e da química da bateria. Corrente de "curto-circuito" é a quantidade de corrente que uma bateria fornecerá quando limitada apenas por sua resistência interna.
• W - Watt. Esta é uma medida de energia (taxa de energia fornecida durante um certo período de tempo). Watts podem medir energia mecânica ou elétrica; de qualquer maneira, é uma taxa na qual o trabalho é feito. Em termos elétricos, a energia é um produto de tensão e corrente (volts x amperes).
• kWh - quilowatt-hora. Esta é uma medida de energia. Um quilowatt-hora representa mil watts de energia entregue por uma hora ou 1 watt de energia entregue por mil horas, 10 watts por 100 horas, etc. (Watts x horas).
• Ohm- resistência. Um resistor ideal exibirá uma relação proporcional entre a corrente que passa através dele e a tensão aplicada aos seus terminais; dobrar a tensão e dobrar a corrente (ou vice-versa). Essa relação pode ser vista como agindo de duas maneiras: se você aplicar uma tensão específica em um resistor, ele passará uma quantidade definida de corrente; se você forçar uma quantidade específica de corrente através de um resistor, isso criará uma queda de tensão definida. De qualquer forma, o valor da resistência estabelece uma relação fixa entre a tensão nos terminais e a corrente através dele. Ao analisar um circuito, você pode usá-lo para resolver qualquer um dos três valores (corrente, tensão, resistência) se conhecer os outros dois. Ohms = Volts / Amps, ou, Amps = Volts / Ohms, ou, Volts = Amps x Ohms. Os resistores reais têm uma classificação adicional: potência - é a quantidade de energia que o resistor pode dissipar sem se destruir. Se você aplicar um Volt em um resistor de 1 Ohm, 1 Amp de corrente fluirá através dele e dissipará 1 Watt de energia como calor; se você dobrar a tensão, dobrará a corrente, mas agora esse resistor de 1 Ohm dissipará 2V x 2A = 4W de potência como calor. Se não for classificado para isso, ou o design físico não permitir a remoção desse calor, ele superaquecerá, queimará e potencialmente iniciará um incêndio. mas agora esse resistor de 1 Ohm dissipará 2V x 2A = 4W de potência como calor. Se não for classificado para isso, ou o design físico não permitir a remoção desse calor, ele superaquecerá, queimará e potencialmente iniciará um incêndio. mas agora esse resistor de 1 Ohm dissipará 2V x 2A = 4W de potência como calor. Se não for classificado para isso, ou o design físico não permitir a remoção desse calor, ele superaquecerá, queimará e potencialmente iniciará um incêndio.

Ao analisar circuitos, você terá "conhecidos" e "desconhecidos". Por exemplo, você pode saber a tensão de uma bateria e a resistência da carga que está fornecendo. Dado isso, você pode calcular a corrente que o circuito consumirá. Em um circuito complexo, você pode ter vários valores de resistência e dispositivos como LEDs ou transistores que terão certas propriedades:

• os diodos possuem voltagens características características - eles manterão aproximadamente a mesma voltagem em uma ampla faixa de corrente. Um diodo real terá uma curva não linear característica relacionada à corrente direta à tensão direta; acima da faixa normal de operação, a curva tem uma inclinação tão rasa que, na maioria dos casos, é considerada plana (tensão constante). Para entender por que isso acontece, você precisa ler sobre diodos semicondutores
• os transistores de junção possuem uma voltagem característica do emissor-base - como uma voltagem direta do diodo, a voltagem do emissor-base também é quase constante em uma ampla faixa de corrente; ele também possui uma curva não linear que relaciona tensão e corrente e se parece muito com a de um diodo. Novamente, para entender essas propriedades, você precisa ler os transistores .

Você pode usar essas propriedades para trabalhar através de um circuito para calcular correntes através de caminhos nos quais você conhece tensões, voltagens nos nós onde você conhece correntes através de certos caminhos e resistências equivalentes nas quais os resistores estão conectados. Isso é importante porque as correntes e tensões determinam o consumo (ou a dissipação) de energia, que informa se um circuito funcionará, quais classificações de componentes precisam ser selecionadas e quanta energia precisará ser fornecida.

Agora ... por que precisamos de um resistor em série com nosso LED?

Digamos que temos uma fonte de alimentação de 5V e um LED para o qual as especificações são 3,2V e 20mA. Isso significa que o LED funcionará com uma voltagem direta de 3,2V e deve ser acionado com cerca de 20mA de corrente; menos e não emitirá tanta luz quanto a especificada, mais e será mais brilhante, mais quente e poderá ter uma vida mais curta.

Se conectarmos o LED sem resistor, a fonte de alimentação tentará acionar o máximo de corrente possível para manter os 5V. O LED passará uma quantidade enorme de corrente antes que a tensão em seus terminais chegue a 5V. Com toda a probabilidade, a fonte de alimentação atingirá seu limite de corrente e permitirá que a tensão caia, mas, neste momento, muita corrente fluirá através do LED e emitirá um flash brilhante e subirá em uma nuvem de fumaça.

Então ... queremos limitar a corrente do LED para cerca de 20mA, enquanto a tensão na fonte de alimentação permanece 5V e a tensão no LED é 3,2V. Precisamos de um resistor em série que passe cerca de 20mA (0,02A) de corrente em 1,8V (1,8 + 3,2 = 5). Assim, calculamos 1.8V / .02A = 90 Ohm. Poderíamos selecionar um resistor padrão de 82 Ohm para isso. 1,8V / 82 Ohms = 21,9mA. Um pouco acima das especificações, mas uma margem de 10% não deve ser um problema. Lembre-se de que dispositivos reais não podem ser considerados como tendo propriedades definidas com precisão; o resistor pode ser um pouco mais ou um pouco menor do que o especificado e o LED pode operar a uma tensão um pouco maior ou um pouco menor do que o especificado. Projetamos para um caso nominal, sabendo que o desempenho real do nosso circuito pode ser um pouco diferente.

Então ... o que fizemos aqui? Usamos um resistor para ajustar o que está acontecendo em nosso circuito, para que possamos usar a fonte de alimentação que temos disponível e operar o LED dentro de suas especificações.

O que mais podemos fazer com um resistor?

Os usos comuns dos resistores são ajustar tensões ou limitar os fluxos de corrente. Por exemplo: você possui uma fonte de alimentação de 5V e precisa de uma referência de 3V. Selecione dois resistores do compartimento de peças: um de 330 Ohm e um de 220 Ohm e conecte-os em série: o 220 entre o fio de 5V e nossa saída de referência e o 330 entre a saída de referência e 0V. Haverá uma corrente constante através desses resistores de 5V / 550 Ohm = ~ 10mA, mas veremos uma tensão de 3V em nosso terminal de referência. Esse tipo de coisa é frequentemente usado para projetar circuitos como amplificadores, nos quais precisamos estabelecer uma voltagem específica, fração de alguma outra voltagem e assim por diante.

Podemos usar resistores para definir constantes de tempo. Se você conectar um resistor e um capacitor em série, a corrente fluirá inicialmente para o capacitor; essa corrente inicial será determinada pela tensão do circuito e pelo valor da resistência. Mas, o capacitor cobrará; enquanto carrega, cria uma voltagem em seus terminais; isso reduzirá a tensão nos terminais do resistor, reduzindo a corrente através dele. Isso reduzirá a taxa na qual o capacitor é carregado, reduzindo a taxa na qual sua voltagem aumenta e assim por diante. Eventualmente, o capacitor atingirá a tensão do circuito, a tensão transversal e a corrente através do resistor será zero. Os valores de resistência e capacitância determinarão o tempo necessário para o capacitor carregar em uma certa fração da tensão do circuito; a quantidade conhecida comoconstante de tempo é o tempo necessário para a tensão do capacitor carregar até cerca de 63% da tensão do circuito. Isso é usado para projetar circuitos como osciladores e filtros.

Resistores existem e são usados ​​para limitar 'infinitos' virtuais. No sentido de que sem um resistor um componente queimaria ou um fusível queimaria, ou um circuito simplesmente não funcionaria conforme o esperado.

Exemplos menos extremos seriam 'polarizar' um circuito para uma tensão específica, em combinação com outros resistores ou diodos zener. Eles também limitam a corrente de "irrupção" às fontes de alimentação, prolongando assim a vida útil do interruptor.

Devido à queda de tensão nos resistores com corrente fluindo através deles, eles produzem sensores de corrente excelentes e precisos.

Razões ainda mais exóticas seriam interromper a oscilação parasitária ou ondas refletidas nas linhas de transmissão de RF. Os MOSFETs geralmente têm um resistor em seu portão para evitar zumbidos e superações no dreno, devido a bordas acentuadas de subida / descida.

Em combinação com os capacitores, eles criam uma 'constante de tempo' para uso como filtro ou atraso. Isso pode ser para ajuste de frequência ou, se mais robusto, funcionar como um filtro de ondulação nas fontes de alimentação.

Dizer que eles limitam "infinitos" parece meio banal, mas não teríamos tecnologia sem eles. Até o Ford Modelo 'T' tinha grandes bancos de resistores para selecionar a corrente de carga adequada para a bateria. Não era o carregamento de precisão que temos hoje, mas uma solução 'apenas por' era boa o suficiente naquela época.

Parece que você não entende completamente como a corrente flui e sua relação com a tensão. Se você entende esse relacionamento, pode responder facilmente a todas as suas perguntas.

Os elétrons querem passar de um local de alta tensão para um local de baixa tensão o mais rápido possível, como de uma extremidade à outra da bateria. Se as duas extremidades da bateria forem conectadas diretamente por um fio, os elétrons saltarão incrivelmente rapidamente para a extremidade de baixa voltagem, porque não há nada que os atrapalhe.

O resistor diminui a velocidade com que os elétrons podem se mover através do circuito. Sem o resistor, a bateria queima instantaneamente.