Curso Electrónica Básica -1 RESISTENCIAS

CORRIENTE ELECTRICA.

Se ha dicho que las cargas eléctricas pueden moverse a través de diferencias de potencial. Naturalmente, deberán de hacerlo por medio de los conductores (excepto en el caso especial de las válvulas de vacio, pero también éstas están terminadas en conductores).

A este movimiento de cargas se le denomina corriente eléctrica. La causa que origina la corriente eléctrica es la diferencia de potencial. Las cargas "caen" del potencial más alto al más bajo. Las únicas partículas que pueden desplazarse a lo largo de los conductores, debido a su pequeño tamaño, son los electrones, que como se sabe, son cargas de signo negativo. Entonces, la corriente eléctrica se mueve desde el potencial negativo, que es la fuente de electrones, hacia el positivo, que atrae las cargas negativas. Esta circulación recibe el nombre de CORRIENTE ELECTRONICA, para distinguirla de la CORRIENTE ELECTRICA, que fluye al revés, de positivo a negativo. Este último acuerdo fué tomado en los principios de la electricidad, por considerar que las cargas "caen" del potencial más alto al más bajo, cuando se creía que eran las cargas positivas las que se desplazaban. En la actualidad, coexisten ambos criterios, uno real y otro ficticio. A la hora de resolver circuitos puede aplicarse uno u otro, ya que, tratándose de convenios, ambos dan el mismo resultado.

Es evidente que no en cualquier circunstancia, circulará el mismo número de electrones. Este depende de la diferencia de potencial y de la conductividad del medio. Una forma de medir el mayor o menor flujo de cargas es por medio de la INTENSIDAD DE CORRIENTE (o también, simplemente, CORRIENTE), que se define como la cantidad de carga que circula por un conductor en la unidad de tiempo (un segundo). Según esto:

I = Q / t ó Q = I x t

La intensidad de corriente eléctrica se expresa en AMPERIOS que, por definición, es el número de culombios por segundo.

Los divisores más usuales del amperio son:

El miliamperio (mA) que es la milésima parte del amperio, por lo que: 1 A. = 1.000 mA.

El microamperio (mA) que es la millonésima parte del amperio, por lo que: 1 A. = 1.000.000 mA

RESISTORES (También llamados RESISTENCIAS)

Los circuitos electrónicos necesitan incorporar resistencias. Es por esto que se fabrican un tipo de componentes llamados resistores cuyo único objeto es proporcionar en un pequeño tamaño una determinada resistencia, especificada por el fabricante. El símbolo de un resistor es:

 

BOBINADAS: Sobre una base de aislante en forma de cilindro se arrolla un hilo de alta resistividad (wolframio, manganina, constantán). La longitud y sección del hilo, asi como el material de que está compuesto, darán una resistencia. Esta suele venir expresada por un número impreso en su superficie. Se utilizan para grandes potencias, pero tienen el inconveniente de ser inductivas.

AGLOMERADAS: Una pasta hecha con gránulos de grafito (el grafito es una variedad del carbono puro; la otra es el diamante). El valor viene expresado por medio de anillos de colores, con un determinado código.

DE PELICULA DE CARBON: Sobre un cilindro de cerámica se deposita una fina película de pasta de grafito. El grosor de ésta, y su composición, determinan el valor de la resistencia.

PIROLITICAS: Similares a las anteriores, pero con la película de carbón rayada en forma de hélice para ajustar el valor de la resistencia. Son inductivas.

LIMITACIONES DE LOS RESISTORES

A la hora de escoger un resistor hay que tener en cuenta, además de su valor óhmico, otros parámetros, tales como la máxima potencia que es capaz de disipar y la tolerancia.

Respecto a la primera, es preciso considerar que una resistencia se calienta al paso por ella de una corriente (como se verá más adelante). Debido a esto, hace falta dimensionar el resistor de acuerdo con la potencia calorífica que vaya a disipar en su funcionamiento normal. Se fabrican resistores de varias potencias nominales, y se diferencian por su distinto tamaño.La tolerancia es un parámetro que expresa el error máximo sobre el valor óhmico nominal con que ha sido fabricado un determinado resistor. Por ejemplo, un resistor de valor nominal 470 W con una tolerancia del 5 % quiere decir que el valor óhmico real de ese resistor puede oscilar entre el valor nominal más el 5 % del mismo, y el valor nominal menos el 5 %. Es decir, entre :

470 - 0,05 x 470 = 446,5

470 + 0,05 x 470 = 493,5

Si no se usan siempre resistores de alta precisión (baja tolerancia) es porque el coste es elevado y para las aplicaciones normales es suficiente con una tolerancia relativamente alta.

VALORES COMERCIALES

No se fabrican resistores de todos los valores posibles por razones obvias de economía. Además sería absurdo, ya que, por ejemplo, en un resistor de 100 W y 10 % de tolerancia, el fabricante nos garantiza que su valor está comprendido entre 90 W y 100 W , por lo tanto no tiene objeto alguno fabricar resistores de valores comprendidos entre estos dos últimos.

Hay tolerancias del 1 por mil, del 1 %, 5 %, 10 % y 20 %.

Para la serie de resistores que se fabrican con una tolerancia del 10 % que es la más utilizada, los valores comerciales son:

10 18 33 56

12 22 39 68

15 27 47 82

y los mismos seguidos de ceros.

Resistores de valores muy pequeños no son comunes, por la dificultad que entraña ajustar su valor. Resistores de valores muy grandes son difíciles de conseguir, porque en ellos comienza a tener importancia fenómenos como la resistencia superficial, condiciones ambientales, étc. y tampoco es normal su uso. 

Por ejemplo:

En la serie de resistores con tolerancia del 10 % el valor más pequeño es de 4,7 W y el mayor de 22 MW . En la serie del 5 % los valores extremos son 0,33 W 7 10 MW .

CONDUCTANCIA

La conductancia es una magnitud eléctrica que se define como la inversa de la resistencia y se representa con la letra G. Por analogía con la resistencia, podría decirse que la conductancia es la facilidad que un conductor ofrece al paso de la corriente a través de él.

G = 1 / R ó R = 1 / G

La unidad de conductancia es el MHO (inverso de Ohm), y se representa por la letra omega invertida.

3.9 CODIGO DE COLORES

Ya se ha dicho que los valores óhmicos de los resistores se suelen representar por medio de unos anillos de color pintados en el cuerpo de los mismos. Suelen ser en número de cuatro, y su significado es el siguiente:

1er. anillo : 1ª cifra 

2º. anillo : 2ª cifra 

3er. anillo : Número de ceros que siguen a los anteriores. 

4º. anillo : Tolerancia

 

Los resistores del 1 % llevan cinco bandas de color : Cuatro para el valor y una para la tolerancia.Los resistores de valor inferior a 1W llevan la tercera banda de color oro, que representa la coma. Por ejemplo, una resistencia de colores amarillo, violeta, oro,oro tiene un valor de 4,7 W y una tolerancia del 5 %.

LEY DE OHM

Debe existir alguna relación entre la diferencia de potencial aplicada en los extremos de un conductor y la corriente que atraviesa ese conductor. Ohm encontró experimentalmete que esta relación era proporcional, es decir, que para un conductor dado, cuando, por ejemplo, se duplica o se triplica la diferencia de potencial, se duplica o se triplica la coriente, respectivamente.

Dicho de otro modo, cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, cra en éste una diferencia de potencial directamente proporcional a la corriente. A esta constante de proporcionalidad se le llama resistencia. La mayor o menor resistencia de un conductor es la mayor o menor dificultad que opone al paso de la corriente. Y así tendremos buenos y malos conductores de la corriente en función de que tengan pequeña o alta resistencia respectivamente. Obviamente, los aislantes ( no conducen la corriente) tendrán una resistencia altísima.

Si se representa la resistencia del conductor por la letra R, la diferencia de potencial en los extremos del conductor por la letra V, y la corriente que circula por él, con la letra I la ley de Ohm puede formularse como:

V= I x R

que es lo mismo que decir

I = V / R ó R = V / I

La unidad de resistencia eléctrica es el OHMIO, simbolizado por la letra griega W (omega)

Los múltiplos más usuales del Ohmio son:
El Kilohmio que es igual a 1.000 Ohmios => 1KW = 1.000 W
El Megaohmio ques es igual a 1.000.000 Ohmios => 1MW = 1.000.000 W

En el lenguaje normal, muchas veces se abrevian estos nombres y, en vez de decir Kilohmio, se dice sencillamente K o, en vez de decir Megaohmio, sencillamente Mega. o M.

La resistencia de un conductor depende de sus dimensiones: es decir, tendrá más resistencia cuanto más estrecho y largo sea dicho conductor. Esto resulta intuitivo si se considera la resistencia como la dificultad que opone al paso de la corriente.

Dicha proporcionalidad se expresa como:

R = r x l / S

Donde:
R   es la resistencia medida en ohmios

l    es la longitud medida en metros.

S es la sección (área) transversal del conductor, en metros cuadrados.
r   es una constante que depende del material con que está fabricado el conductor y se llama RESISTIVIDAD o RESISTENCIA ESPECIFICA del material en cuestión, y que da la resistencia por cada unidad de longitud y de sección.

Supóngase una determinada resistencia por la que se hacen circular distintas corrientes, produciéndose sendas caídas de potencial, según la tabla:

Para 0,5 A....................... 4 V.
Para 1 A....................... 8 V.
Para 2 A....................... 16 V.
Para 3 A....................... 24 V.

Una vez determinada la unidad de longitud en cada eje, (en el eje del voltaje V se han tomado de 5 en 5 voltios, y en el eje de la corriente I de 0,5 en 0,5 amperios) se procederá a tomar sobre ellos los valores de la tabla.

Cada pareja define un punto: el valor de 0,5 en el eje horizontal corresponde 4 en el eje vertical, y a 1 en el horizontal corresponde 8 en el vertical, y así sucesivamente.

La línea que pasa por los puntos así formados (ver figura) es la representación gráfica de la función. En este caso (Ley de Ohm), resulta ser una recta, y diremos que esta ley es LINEAL.

Una vez dibujada la función, en nuestro caso la recta, se puden obtener de ella nuevos valores.
Por ejemplo, ¿ qué caida de potencial se produce para una corriente de 2,5 A. ?

Respuesta (viendo la figura): 20 V.

¿ Qué corriente circula cuando la d.d.p. (diferencia de potencial) es de 10 V. ?

Respuesta (viendo la figura ): 1,25 A.

¿ Cuánto vale la resistencia ?

Respuesta: R = DV / DI

Viendo la figura DV = 8 V DI = 1 A.

R = 8 / 1

R = 8 W

y ese valor lo obtendremos para cualquier DV que elijamos de la figura

Conexiones Serie y Paralelo

Las formas más sencillas de conectar resistencias se conocen por los nombre de conexion `serie' y `paralelo', que describimos a continuacion.

 

Figure 5.3: Representacion de un resistor ideal, por medio de una línea qeubrada, y de las combinaciones de resistencias en serie y en paralelo.

a)

Conexión en Serie Considerar dos (o mas) resistencias conectadas como muestra la figura. La diferencia de potencial entre los puntos a y b se puede escribir como

V_ab = V_ac + V_cb.

Como la corriente que circula por R₁ y R₂ es I, entonces

For lo tanto,

V_ab = (R₁ + R₂) I,

luego podemos decir que la 'resistencia equivalente' de la combinacion de dos resitencias en serie es

Rab = R1 + R2.

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b)

Conexión en Paralelo En este caso, la diferencia de potencial entre los extremos de ambas resistencias es la misma, V_ab

V_ab = V₁ = V₂

La corriente, en cambio satisface (por la ecuacion de continuidad)

I = I₁ + I₂ ,

luego, tenemos

Utilizando, finalmente, la relación V_ab = R_ab I, se debe cumplir

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Es importante nota que no todas la conexiones pueden reducirse a los casos 'serie' y 'paralelo'.