LEY DE OHM Y RESISTENCIA
RESISTENCIA ELÉCTRICA
Resistividad Eléctrica
Es una propiedad de cada material de oponerse al movimiento de cargas eléctricas, es decir, al paso de corriente eléctrica. Cada material tiene una resistividad característica que puede variar con la temperatura y con el contenido de impurezas. Se indica con la letra r y se mide en W-m o en W-cm (W = ohmnio)
Los materiales con alta resistividad se llaman Aislantes Eléctricos (Ej: Poliestireno), los de media resistividad son los semiconductores (Ej: Silicio) y los de baja resistividad son los Conductores Eléctricos (Ej: Aluminio y cobre).
Conductividad Eléctrica
Corresponde a la capacidad de un material de conducir corriente eléctrica. Se indica por la letra s su valor es el inverso de la resistividad eléctrica.
Resistencia Eléctrica
Un trozo de cualquier material presenta una oposición neta al paso de la corriente que se llama la Resistencia Eléctrica, se indica por R y depende de las dimensiones del material
Donde: L es la distancia que deben recorrer las cargas A es el área transversal al flujo de cargas La resistencia se mide en Ohmnios (W) y su símbolo es:
Ejemplo: La resistencia de un alambre de cobre de 100 metros y área transversal de 2 mm2 es:
Ejercicios Propuestos:
1. Cuál es la resistencia de un prisma rectangular de silicio de 1 cm de largo y área transversal de 1mm x 0.5 mm.?
2. Qué longitud debe tener un alambre de aluminio redondo de 4 mm de diámetro para que tenga una resistencia de 10W?
LEY DE OHM
Esta ley nos dice: "La cantidad de corriente que pasa por una resistencia es directamente proporcional al voltaje que se aplica, la proporción entre el voltaje y la corriente es el valor de la resistencia"
En una resistencia siempre la corriente va del punto de alto voltaje (+) al punto de menor voltaje (-), esto significa que la resistencia es siempre un elemento pasivo. Si cambia la polaridad del voltaje entonces cambia el sentido de la corriente. La unidad de medida de resistencia es el ohmnio: W; de la formula de la ley de Ohm se tiene:
Ejemplo 1 La corriente que pasa por un resistencia de 22 KW cuando se aplican 10 voltios es: I = V / R = 10 v/ 22KW = 4.54x10-4 A = 0.454mA
Ejemplo 2 Si por una resistencia de 1 MW pasan 50µA el voltaje es: V = R*I = 1 MW*50µA = 1x106W*50*10-6A = 50 v
Ejemplo 3 Si se desea tener una corriente de 10mA al aplicar un voltaje de 5 v, la resistencia a usar es: R = V/I = 5 v/10 mA = 0.5x103W = 500W
RESISTORES O RESISTENCIAS
Las resistencias pueden ser para uso electrónico o industrial. Resistencias en Electrónica Se aplican en circuitos para obtener diferentes voltajes y corrientes, polarizar transistores y circuitos integrados, las de uso más común son de 10W hasta 1 MW aunque se consiguen de valores menores y mayores.
Se identifican de dos formas:
Código de colores
Su usan normalmente 4 bandas de color, las tres primeras indican el valor nominal en ohmnios y la ultima es una tolerancia indicada como porcentaje del valor nominal. Los colores usados y su equivalente son:
se leen las dos primeras franjas como dígitos, la tercera es el número de ceros que se agregan o la potencia de 10 por la que hay que multiplicar los dígitos, el valor se lee en ohmnios. Un caso especial es cuando aparece color oro en la tercera franja el factor multiplicador es 0.01 y cuando es color plata el factor multiplicador es 0.1
<<Aplicación>>
Ejemplo 1
Resistencia de 270000W ±10% = 270 KW ± 27 KW Es una resistencia que puede estar entre 243 KW y 297 KW .
Ejemplo 2
Resistencia de 56W ±5% = 56W ± 2.8W . Es una resistencia que puede estar entre 53.2W y 58.8W.
Los fabricantes de resistencias solo producen resistencias con ciertos valores nominales, que dependen de la tolerancia usada, esos valores se les llama la serie de números preferidos, a continuación aparece una tabla que indica esos números para tolerancia de 5%
En el mercado solo se consiguen resistencias con esos valores y sus múltiplos en potencias de diez, por ejemplo en la tabla aparece el número 27 significa que en el mercado hay resistencias de 0.27W, 2.7W, 27W, 270W, 2.7 KW, 27 KW, 270 KW, 2.7 MW. Para otras tolerancias se obtienen como Standard EIA Decade Values.
Potencia en una resistencia
Si se combina la ley de Ohm con la formula de potencia para elementos eléctricos se tienen dos expresiones para calcular la potencia en una resistencia:
1. P = V* I = V*(V/R) = V2/R
2. P = V* I = (I*R)*R = I2*R
Estas expresiones se usan con corrientes y voltajes DC, se pueden usar también en AC si se trabajó con el valor RMS o eficaz de los voltajes y corrientes. La potencia calculada en una resistencia significa conversión de energía eléctrica en energía calorífica, el calor producido eleva la temperatura de la resistencia y su alrededor creando un flujo de calor hacia el exterior.
Ejemplo 1
La potencia que disipa una resistencia de 1 KWcuando se le aplican 20 v, es: P = V2/R = (20 v)2 / 1x103W= 0.4 w
Ejemplo 2
La potencia que disipan 25 mA de corriente al pasar por una resistencia de 82Wes. P = I2*R = (25x10-3 A)2 * 82W = 0.051 w = 51 mw.
Ejemplo 3
La resistencia de una estufa disipa 1500 w cuando se aplican 220 VRMS, el valor de la resistencia es: R = V2/P = (220 v)2 / 1500 w = 32.27W y la corriente que consume: I = P/V = 1500 w / 220 v = 6.81 ARMS
RESISTENCIAS INDUSTRIALES
Las resistencias industriales se usan como fuentes de calor, por ejemplo en estufas, calentadores de agua, marmitas, acondicionadores de aire, el voltaje aplicado es normalmente el de la red de distribución de energía eléctrica 120 VAC o 220 VAC y la corriente que consumen es normalmente de decenas de amperios. Se identifican por el voltaje aplicado y la potencia que disipan, ejemplo una resistencia de 220 VAC y 2 Kw. Otras características son la forma, tamaño, si tienen o no recubrimientos que permitan sumergirlas en líquidos.
POTENCIÓMETROS
Los potenciómetros son dispositivos que permiten disponer de resistencias variables, son dispositivos de 3 terminales, con una resistencia fija entre los terminales extremos y un cursor o escobilla que se desliza sobre el material de la resistencia, al cambiar la distancia cambia el valor de resistencia, creciendo entre los terminales 1 y 2 y disminuyendo entre los terminales 2 y 3, o viceversa.
Pueden ser con cursor de desplazamiento lineal o rotativo (eje), y la variación de la resistencia en función del desplazamiento puede ser logarítmica o lineal, los hay de una vuelta o de varias vueltas.
Hay dos formas de conexión:
Forma de obtener un voltaje variable los potenciometros no cumplen con la ley de números preferidos. Para usarlo como se usa con uno de los extremos y el cursor central se debe usar el terminal no usando unidas al central para evitar que el central actúe como antena y recibe ondas electromagnéticas.
RESISTENCIAS EQUIVALENTES
Aplicando el concepto de circuitos equivalentes de la lección de Leyes de Kirchhoff , un circuito con varias resistencias tiene una resistencia equivalente, donde al cambiar el circuito por su resistencia equivalente a igual voltaje consume la misma corriente.
RESISTENCIA EQUIVALENTE SERIE
La resistencia Equivalente de un grupo de resistencias en serie es:
Equivalente de resistencias en paralelo
Ejemplo:
Calcular la resistencia equivalente del circuito mostrado, R1 = 150W, R2 = 200W, R3 = 100W.
Las resistencias R2 y R3 estan en serie su equivalente es:
REQ1= R1 + R2 = 200W + 100W = 300W
El equivalente REQ1 esta en paralelo con la resistencia R1, entonces la resistencia equivalente total es:
