sábado, 31 de marzo de 2012

RESISTENCIAS ELÉCTRICAS

Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.



A.-
 Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia.  
B.- Electrones fluyendo por un mal conductor.eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor.




Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que, además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren una mayor resistencia a su paso.


QUÉ ES EL OHM


El ohm es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega  "" (omega). La razón por la cual se acordó utilizar esa letra griega en lugar de la “O” del alfabeto latino fue para evitar que se confundiera con el número cero“0”.

El ohm se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm2, a una temperatura de 0o Celsius.

De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohm ( 1  ) es el valor que posee una resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un volt ( 1 V ) de tensión provoca un flujo de corriente de un amper ( 1 A ). La fórmula general de la Ley de Ohm es la siguiente:



La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra ( R ) y la fórmula para despejar su valor, derivada de la fórmula genral de la Ley de Ohm, es la siguiente:.









                                                                                               


CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN MATERIAL AL PASO DE LA CORRIENTE 


Para calcular la resistencia ( R ) que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica, es necesario conocer primero cuál es el coeficiente de resistividad o resistencia específica “” (rho) de dicho material, la longitud que posee y el área de su sección transversal.

A continuación se muestra una tabla donde se puede conocer la resistencia específica en  · mm/ m,de algunos materiales, a una temperatura de 20° Celsius.
Material
Resistividad (  · mm/ m ) a 20º C
Aluminio0,028
Carbón40,0
Cobre0,0172
Constatan 0,489
Nicromo 1,5
Plata0,0159
Platino0,111
Plomo0,205
Tungsteno0,0549




Para realizar el cálculo de la resistencia que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica, se utiliza la siguiente fórmula:
FÓRMULA 1

De donde:

R = Resistencia del material en ohm  ).
 = Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material en
     , a una temperatura dada.

l = Longitud del material en metros.

s = Superficie o área transversal del material en mm2.
Veamos ahora un ejemplo práctico para hallar la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica un conductor de cobre de 500 metros de longitud. Como la “fórmula 1” exige utilizar el valor del área del alambre del conductor, si no tenemos ese dato a mano, habrá que medir primero el diámetro del alambre de cobre con un “pie de rey” o vernier, teniendo cuidado de no incluir en la medida el forro aislante, porque de lo contrario se obtendría un dato falseado. En el caso de este ejemplo, el supuesto diámetro de la parte metálica del conductor, una vez medido con el pie de rey, será de 1,6 mm.









Pie de rey o vernier


CÓMO INFLUYE LA TEMPERATURA EN LA RESISTENCIA DEL CONDUCTOR


La temperatura influye directamente en la resistencia que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica. A mayor temperatura la resistencia se incrementa, mientras que a menor temperatura disminuye.

Sin embargo, teóricamente toda la resistencia que ofrecen los metales al paso de la corriente eléctrica debe desaparecer a una temperatura de 0 °K (cero grado Kelvin), o "cero absoluto", equivalente a – 273,16 ºC (grados Celsius), o – 459,69 ºF (grados Fahreheit), punto del termómetro donde se supone aparece la superconductividad o  "resistencia cero" en los materiales conductores.

En el caso de los metales la resistencia es directamente proporcional a la temperatura, es decir si la temperatura aumenta la resistencia también aumenta y viceversa, si la temperatura disminuye la resistencia también disminuye; sin embargo, si hablamos de elementos semiconductores, como el silicio (Si) y el germanio (Ge), por ejemplo, ocurre todo lo contrario, pues en esos elementos la resistencia y la temperatura se comportan de forma inversamente proporcional, es decir, si una sube la otra baja su valor y viceversa.

Múltiplos del ohm


Los múltiplos del ohm más utilizados son:



Kilohm (k ) = 1 000 ohm
Megohm (M) = 1 000 000 ohm

RESISTENCIAS VARIABLES

Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto movil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante).
Segun su función en el circuito estas resistencias se denominan:
Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectua el usario desde el exterior (controles de audio, video, etc.).
Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.).
Reostatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está electricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reostato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.



Características técnicas


Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:



Recorrido mecánico: es el desplazamiento que limitan los puntos de parada del cursor (puntos extremos).
Recorrido eléctrico: es la parte del desplazamiento que proporcionan cambios en el valor de la resistencia. Suele coincidir con el recorrido mecánico.
Resistencia nominal (Rn): valor esperado de resistencia variable entre los límites del recorrido eléctrico.
Resistencia residual de fin de pista (rf): resistencia comprendida entre el límite superior del recorrido eléctrico del cursor y el contacto B (ver figura).
Resistencia residual de principio de pista (rd): valor de resisiencia comprendida entre límite inferior del recorrido eléctrico y el contacto A (ver figura).
Resistencia total (Rt): resistencia entre los terminales fijos A o A' y B, sin tener en cuenta la conexión del cursor e incluyendo la tolerancia. Aunque a efectos practicos se considera igual al valor nominal (Rt=Rn).
Resistencia de contacto (rc): resistencia que presenta el cursor entre su terminal de conexión externo y el punto de contacto interno (suele despreciarse, al igual que rd y rf).
Temperatura nominal de funcionamiento (Tn): es la temperatura ambiente a la cual se define la disipación nominal.
Temperatura máxima de funcionamiento (Tmax): máxima temperatura ambiente en la que puede ser utilizada la resistencia.
Potencia nominal (Pn): máxima potencia que puede disipar el dispositivo en servicio continuo y a la temperatura nominal de funcionamiento.
Tensión máxima de funcionamiento (Vmax): máxima tensión continua ( o alterna eficaz) que se puede aplicar a la resistencia entre los terminales extremos en servicio continuo, a la temperatura nominal de funcionamiento.
Resolución: cantidad mínima de resistencia que se puede obtener entre el cursor y un extremo al desplazar (o girar) el cursor. Suele expresarse en % en tensión, en resistencia, o resolución angular.
Leyes de variación: es la característica que particulariza la variación de la resistencia respecto al desplazamiento del cursor. Las más comunes son la ley de variación lineal, y la logarítmica (positiva y negativa):




Linealidad o conformidad: indica el grado de acercamiento a la ley de variación teórica que caracteriza su comportamiento, y es la máxima variación de resistencia real que se puede producir respecto al valor total (nominal) de la resistencia.








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