Resistencia eléctrica es una de las principales características de los conductores eléctricos.
Cuando tenemos un elemento físico que tiene un cierto valor de resistencia, se llama resistor .
En aplicaciones prácticas, las resistencias se pueden comprar en tiendas comerciales con varios valores estándar.
En la Figura 02-01 vemos una foto de algunos ejemplos de resistencias que están disponibles en el mercado.
Figura 02-01
El resistor es uno de los elementos más comunes en los circuitos eléctricos y
electrónica, ya que asume varias funciones, desde limitadores de corriente,
divisores de voltaje, calentadores de sustancias como duchas eléctricas,
cafeteras, tostadoras, etc ... Puede ser de numerosos materiales, como carbón, metal,
goma conductora (en teclados de computadora), etc ... Así que para calcular
su valor (óhmico) depende del material utilizado en su fabricación. Debido a esto
propiedad tenemos la llamada resistividad eléctrica del material. Además,
la fuerza depende de la forma geométrica, siendo importantes el área y la longitud.
Podemos relacionar la resistencia de un conductor con la siguiente ecuación (eq. 02-01),
que se menciona en algunos libros como Primera ley de Ohm , o:
eq. 02-01
Donde las variables son:
R - Resistencia cuya unidad de medida es ohmio
ρ - Resistividad cuya unidad de medida es ohmio.metro
L - Longitud cuya unidad de medida es metro
A - Área cuya unidad de medida es m2
En la Tabla 02-01 vemos algunos materiales y sus respectivas resistividad.
Tabla 02-01
Material
Resistividad (ohmio. metro)
Cobre
1,69 x 10-8
Oro
2,35 x 10-8
Plata
1,62x 10-8
Aluminio
2,75 x 10-8
Platino
10,6 x 10-8
Hierro
9,68 x 10-8
Vidrio
1010 a 1014
Fuente: Haliday, Vol 3 - p. 148
Siempre que la corriente eléctrica atraviesa un resistor, se genera una caída de tensión
eléctrica entre sus terminales. Así, conociendo la corriente que circula por un resistor
y la diferencia de potencial entre sus extremos podemos calcular el valor de la
resistencia del resistor a través de la ecuación siguiente (eq. 02-02),
mencionada en los libros como la Segunda Ley de Ohm, o:
Fundamentalmente tenemos tres tipos de asociaciones de resistores que podemos encontrar
en circuitos eléctricos. Asociación tipo SERIE,
PARALELO y MIXTO.
Qué caracteriza una asociación SERIE es al observar
cualquier nodo del circuito siempre tendremos sólo dos componentes conectados al nodo.
También podemos decir que la corriente
que pasa por el circuito serie considerado debe ser el mismo en todo el recorrido.
Figura 02-02
En la Figura 02-02 vemos una asociación serie de tres resistores. Podemos sustituir
estos tres resistores por un solo, de valor igual a la suma de todos los resistores
que participan en el circuito. Esta es la característica básica de un circuito serie. Siempre podemos
calcular la resistencia equivalente vista de los terminales a-b.
Podemos extender este concepto a "n" resistores en serie y para
calcular el valor de la resistencia equivalente vista
por los terminales a-b usamos la siguiente ecuación (eq. 02-03):
Lo que caracteriza una asociación PARALELO es el hecho de que todos los resistores
se someter a una misma diferencia de potencial Vab. Por lo tanto, la corriente que fluirá a través de cada resistor solo dependerá de su valor óhmico.
Figura 02-03
En la Figura 02-03 vemos una asociación paralela de tres resistores.
En este caso, la corriente que circula por cada resistor depende solamente de su
valor ôhmico. La corriente total que circula por el circuito es la suma de las corrientes en cada resistor del circuito.
Entonces para calcular la resistencia equivalente de un circuito paralelo de "n"
resistores usamos la siguiente ecuación (eq. 02-04):
eq. 02-04
Observación
En el caso de que solo haya dos resistores en paralelo en un circuito, podemos simplificar la eq. 02-04 a través de un
manipulación algebraica y encontrar la resistencia equivalente del paralelo a través de eq. 02-4a a continuación.
eq. 02-4a
Se puede observar que en la mayoría de los problemas propuestos existen resistores en paralelo con la característica de que sus valores son múltiplos entre sí. De esta manera, existe una forma rápida de
calcular la resistencia equivalente mediante una manipulación algebraica. Supongamos dos resistores en paralelo, R1 y R2. Asumamos
que R2 > R1. Así que definamos n = R2 / R1. Ahora realicemos una manipulación algebraica en eq. 02-4a como sigue:
Req = R2 / (R1 / R1 + R2 / R1)
Haciendo posibles simplificaciones y utilizando n = R2 / R1, obtenemos:
eq. 02-4b
Vea cuánto más sencillo es calcular el paralelo. Para hacer esto, simplemente calcule cuántas veces R2 es mayor que R1. Este es el valor de n.
A este valor le sumamos uno. Luego dividimos el valor de R2 por n + 1. Tenga en cuenta que R2 es siempre el resistor con el valor más alto. Bien, encontramos el valor de la resistencia equivalente del paralelo. Simples así.
Veamos algunos ejemplos.
6 Ω e 12 Ω ⇒ Req = 12 / (2 + 1) = 4 Ω
5 Ω e 20 Ω ⇒ Req = 20 / (4 + 1) = 4 Ω
36 Ω e 12 Ω ⇒ Req = 36 / (3 + 1) = 9 Ω
40 Ω e 10 Ω ⇒ Req = 40 / (4 + 1) = 8 Ω
60 Ω e 15 Ω ⇒ Req = 60 / (4 + 1) = 12 Ω
120 Ω e 24 Ω ⇒ Req = 120 / (5 + 1) = 20 Ω
Vea la simplicidad de los cálculos. Y para tres o más resistencias en paralelo hazlo de dos en dos hasta obtener el valor final.
En la asociación MIXTO , como el nombre mismo está diciendo
tendremos un circuito que contiene tanto asociación en paralelo como en serie.
Figura 02-04
Como vemos en la Figura 02-04 los resistores R1 y R2
están en paralelo, y este conjunto está en serie con R3.
Para encontrar la resistencia equivalente, basta encontrar el valor de la asociación paralelo
R1 y R2. Después, debemos sumar con el valor
de R3.
Conductancia se define como el opuesto de la resistencia, es decir, es la facilidad
que la corriente eléctrica encuentra al atravesar un determinado material. Simbolizamos la
conductancia por la letra G y su unidad de medida es siemens ( S ).
En la ecuación siguiente se muestra cómo calcular la conductancia.
Con el avance de la tecnología, los componentes eléctricos se han vuelto cada vez más pequeños. En consecuencia, surgió la necesidad de identificar componentes de una manera más práctica debido a su pequeño tamaño. Entonces, para resistencias (y para algunos tipos de capacitores también) se creó un código de color, que sería estampado en el cuerpo del componente. Así, a través de un código, se podría determine el valor óhmico de la resistencia así como su tolerancia.
Tabla 02-02
Consulte la Tabla 02-02 para conocer la codificación utilizada para las resistencias. Aprendamos a usar esta tabla.
Figura 02-02
Consulte la Figura 02-02 para ver una foto de una resistencia real. Determinemos su valor.
Observe que mirando de izquierda a derecha tenemos la siguiente secuencia de colores: rojo, rojo y marrón.
Por Tabla 02-02, el color rojo tiene valor 2. Y el color marrón tiene valor 1.
Entonces su valor será 22 x 101 = 220 Ω. Y en el lado derecho de la resistencia tenemos una raya dorada o
oro y, según la tabla, la resistencia tiene una tolerancia del 5%. Esto significa que si medimos el valor óhmico
de esa resistencia con un ohmímetro, cualquier valor medido entre 220 - 5% = 209 Ω y 220 + 5% = 231 Ω ,
podemos considerar la resistencia dentro de los estándares. Valores medidos por debajo de 209 Ω y por encima de
231 Ω colocan esta resistencia fuera del estándar establecido.
Entonces, al revisarlo, nos damos cuenta de que las dos primeras bandas son los dos primeros números que forman el valor de la
resistencia. Y el tercer rango indica a qué exponente se elevará el número 10. Este resultado, que siempre será múltiplo de diez,
es el factor multiplicador. En el caso de la resistencia anterior, si la tercera banda fuera naranja, entonces el factor
multiplicador sería 103 = 1000. Por lo tanto, el valor de la resistencia sería igual a 22 x 1000 = 22.000 Ω.
