Resistencia Electrica y Ley de Ohm
 |
| Figura 1. Resistencia en un material. |
Los materiales
presentan en general un comportamiento característico de oponer resistencia al
flujo de la carga eléctrica. Esta propiedad física o capacidad para resistir a
la corriente, se conoce como resistencia
R y se mide en Ohms (Ω). La
resistencia de cualquier material está dada por:
Donde,
es el área
transversal uniforme del material,
es la longitud del material y
es la resistividad del material en ohm-metros.
 |
| Figura 2. Desplazamiento de cargas. |
Conceptualmente la resistencia se puede comprender si se piensa en que los electrones en movimiento que forman la corriente eléctrica interactúan con la estructura atómica del material a través del cual se mueven, lo que tiende a retardarlos. Durante estas interacciones, parte de la energía eléctrica se convierte en energía térmica y se disipa en forma de calor. Aunque este efecto no se considera deseable, hay otros dispositivos eléctricos útiles que aprovechan este efecto de calentamiento mediante resistencias, como por ejemplo estufas, tostadoras, planchas y calefactores.
La resistividad
se determina
cuando se elige el tipo de material con el que se fabrica un alambre y se mide
la temperatura del medio ambiente en donde se lleva la aplicación. Puesto que
en realidad el alambre absorberá una cantidad finita de potencia debido a su
resistencia, el flujo de corriente origina la producción de calor. Los alambres
más gruesos tienen resistencia más baja y también disipan el calor con mayor
facilidad, pero son más pesados, tienen un volumen mayor y, además, resultan más
costosos. Por lo tanto, por consideraciones prácticas es conveniente
seleccionar el alambre más pequeño que puedan utilizarse de manera segura, en
lugar de seleccionar el alambre con el diámetro mayor disponible en un esfuerzo
por minimizar las pérdidas resistivas. El American Wire Gauge (AWG) es un
sistema estándar para especificar tamaños de alambre. Los buenos conductores
como el cobre y el aluminio, tienen baja resistividad, mientras que los
aislantes, como la mica y el papel, tienen alta resistividad.
 |
| Figura 3. Resistor de baja potencia. |
El elemento de circuito que se usa para modelar el comportamiento de resistencia a la corriente de un material es el resistor. Para efectos de fabricación de circuitos, los resistores suelen hacerse de aleaciones metálicas y compuestos de carbono. El resistor es el elemento pasivo más simple.
Ohm definió la constante de proporcionalidad de un resistor como la resistencia R (esta es una propiedad material que puede cambiar si se alteran las condiciones internas o externas del elemento, como por ejemplo un cambio de temperatura).
 |
| Figura 4. Tensión en un resistor. |
Esta ley establece que la tensión V a lo largo de un
resistor es directamente proporcional a la corriente
que fluye a
través del resistor.
De esta ecuación
se obtiene que 1Ω=1V/A
Para aplicar
esta ley se debe tener cuidado con la dirección de la corriente y la polaridad
de la tensión. Para esto debe seguirse la convención pasiva de signos definida
en el capitulo anterior.
Si la corriente
fluye de un potencial mayor a uno menor, la tensión obtenida es positiva. Y si
sucede lo contrario, la tensión obtenida es negativa.
 |
| Figura 5. Corto circuito. |
Puesto que el valor de R puede ir de cero al infinito, es importante considerar los dos posibles valores extremos de R. Un elemento con R≈0 se llama cortocircuito. En este caso
Lo que indica
que la corriente podría ser de cualquier valor. En la práctica, un
cortocircuito suele ser un alambre conectado, que se supone que es un conductor
ideal.
 |
| Figura 6. Circuito abierto. |
Un elemento con R "infinita" se conoce como circuito abierto, en este caso:
Lo que indica
que la corriente es cero, pero la tensión puede tener otro valor.
 |
| Figura 7. Resistor fijo o variable. |
Mientras que el resistor variable tiene una resistencia ajustable, y se le conoce como potenciómetro o pot, el cual tiene tres terminales con un contacto deslizante. Cuando se desliza este contacto, las resistencias entre la terminal del contacto deslizante y las terminales fijas varían.
Los
resistores que cumplen con la ley de Ohm
se les conoce como resistores lineales, los cuales tienen una resistencia
constante y su gráfica V contra
es una línea
recta que pasa por el origen. Mientras los resistores que no cumplen con la ley
de Ohm son conocidos como resistores no lineales, en los
cuales la resistencia varia con la corriente y su gráfica V contra
es no lineal.
Algunos ejemplos para este tipo de resistores son las bombillas y los diodos.
las resistencias
se compran o fabrican con facilidad; sin embargo, se determinó de inmediato que
las razones tensión-corriente de estos dispositivos físicos son más o menos
razonablemente constantes sólo dentro de ciertos intervalos de corriente,
tensión o potencia, y que dependen también de la temperatura y de otros
factores ambientales.
Aunque los
alambres reales tienen una pequeña resistencia asociada, siempre se supone que
tienen resistencia nula a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, en
los diagramas esquemáticos de circuito, los alambres se consideran como
cortocircuitos perfectos.
Una cantidad que
es reciproca a la resistencia, se le conoce como conductancia (G ):
La conductancia
es una medida con la que se evalúa la conducción de corriente eléctrica que
tiene un elemento, su unidad es el mho u ohm recíproco y se simboliza según el
SI con el siemens(S).
1S=1A/V
La potencia
absorbida también puede expresarse en términos de conductancia mediante:
La potencia que
se disipa en un resistor es siempre positiva. Por lo tanto un resistor siempre
absorbe potencia de un circuito.
Fin del capítulo.
Fin del capítulo.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)