Resistencia
Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemánGeorge Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:
R = s…l,p
En donde ρ es
el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del
material.
La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente,
además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su
longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye
conforme aumenta su grosor o sección transversal)
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un
parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la
resistencia en el Sistema Internacional de
Unidades es el ohmio (Ω).
Para su medición, en la práctica existen diversos métodos, entre los que se
encuentra el uso de un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca
es la conductancia, medida en Siemens.
Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse
como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que
atraviesa dicha resistencia, así:1
R= I,V
Donde R es la
resistencia en ohmios, V es
la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.
También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa
por un conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente
proporcional a su resistencia"
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden
clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que,
en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno
denominado superconductividad, en el
que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
Tipos De Resistencias
El objetivo de una resistencia es producir una caída de tensión
que es proporcional a la corriente que la atraviesa; por la ley de Ohm tenemos
que V = IR. Idealmente, en un mundo perfecto, el valor de tal resistencia
debería ser constante independientemente del tiempo, temperatura, corriente y
tensión a la que está sometida la resistencia. Pero esto no es así. Las
resistencias actuales, se aproximan mejor a la resistencia "ideal", pero
insisto, una cosa es la teoría y otra muy diferente la vida real, en la que los
fenómenos físicos son mucho más complejos e intrincados como para poder
describirlos completamente con una expresión del tipo de la Ley de Ohm. Esta
nos proporciona una aproximación muy razonable, y válida para la gran mayoría
de circuitos que se diseñan.
Por su composición, podemos
distinguir varios tipos de resistencias:
Resistencias de hilo bobinado.- Fueron
de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando se requieren
potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor
bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un
sustrato cerámico.
Las aleaciones empleadas son
las que se dan en la tabla, y se procura la mayor independencia posible de la temperatura, es decir, que se mantenga el valor en ohmios independientemente de
la temperatura.
Resistencias
de carbón prensado.- Estas fueron también
de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas
en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo
como el de la figura.
Las patas de conexión
se implementaban con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito, y
posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo hueco cerámico (figura
inferior) en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmente se
disponian unas bornas a presión con patillas de conexión.
Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual
hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo
cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como
se aprecia en la figura.
Para obtener una resistencia
más elevada se practica una hendidura hasta el sustrato en forma de espiral,
tal como muestra (b) con lo que se logra aumentar la longitud del camino eléctrico,
lo que equivale a aumentar la longitud del elemento resistivo.
Las conexiones
externas se hacen mediante crimpado de cazoletas metálicas a las que se une
hilos de cobre bañados en estaño para facilitar la soldadura. Al conjunto
completo se le baña de laca ignífuga y aislante o incluso vitrificada para
mejorar el aislamiento eléctrico. Se consiguen así resistencias con una
tolerancia del 5% o mejores, además tienen un ruido térmico inferior a las de
carbón prensado, ofreciendo también mayor estabilidad térmica y temporal que éstas.
Resistencias
de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de
película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctrica mente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de
película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido
metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película
metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy
exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy
resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.
Resistencias de película metálica.- Este tipo de
resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas
características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las
anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50
ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado). También soportan mejor el paso
del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de
tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y
con tolerancias del 1% como tipo estándar.
Resistencias de metal vidriado.- Son
similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película metálica
por otra compuesta por vidrio con polvo metálico. Como principal característica
cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede
soportar mejor por su inercia térmica que le confiere el vidrio que contiene su
composición. Como contrapartida, tiene un coeficiente térmico peor, del orden
de 150 a 250 ppm/°C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios.
Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line).
Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line).
Resistencias
dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias,
en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos
específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en
ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina
termistores y como cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy
elevados, ya sean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la
resistencia del elemento disminuye según sube la temperatura, y coeficientes
positivos al contrario, aumentan su resistencia con el aumento de la
temperatura. El silicio, un material semiconductor, posee un coeficiente de
temperatura negativo. A mayor temperatura, menor resistencia. Esto ocasiona
problemas, como el conocido efecto de "avalancha térmica" que sufren
algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo
suficiente, y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta
sobrepasar la corriente máxima que puede soportar.
Código de colores De La Resistencia
Las resistencias son elementos pasivos muy comunes en los circuitos, ya que son indispensables en cualquier diseño eléctrico o electrónico. Posteriormente conoceremos algunas de sus aplicaciones. Para identificar su valor se usa el llamado código de colores. En la figura 1 ilustramos una resistencia típica.
Figura 1. Un resistor típico
Tiene un cuerpo cilíndrico de uno a dos centímetros de longitud, con un segmento de alambre a cada lado. En su superficie tiene tres o cuatro bandas de colores, igualmente espaciadas, más cercanas a uno de los extremos. Si sujetamos la resistencia con la mano izquierda, por el lado donde están las bandas de colores, podemos deducir su valor si sabemos el número que representa cada color. La figura 3 es la tabla del código de colores de las resistencias. Tenemos que usarla para saber la equivalencia entre los colores y los números del 0 al 10. Por otro lado, las dos primeras bandas de izquierda a derecha corresponden a los dos primeros dígitos del valor de la resistencia. La tercera banda es la potencia de 10 por la cual debe multiplicarse los dos digitos mencionados. La cuarta banda representa la tolerancia en el valor de la resistencia. Las resistencias que usaremos en este manual tienen tres tolerancias posibles: 5%, identificadas con una banda dorada,10%, con una plateada, y 20%, sin banda. En el caso de la resistencia de la figura 1, y con ayuda de la tabla de la figura 2 podemos decir que su valor es de (24 ± 2.4) kW. Esto se obtiene viendo que la primera banda es roja = 2, la segunda, amarilla = 4, la tercera, naranja = 3, y la cuarta, plateada = 10%. El resultado se confecciona como 24 ´ 103, al 10%. El 10% de 24 es 2.4. Debemos mencionar que 103 equivale al prefijo kilo, abreviado k, en el Sistema Internacional de unidades. La resistencia se mide en ohmios, abreviados con la letra griega omega mayúscula, W. Por otro lado, 103 W = 1000 W y es lo mismo que 1 kW.
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