Resistencia eléctrica para niños
En electricidad, la resistencia eléctrica es la oposición que un material presenta al paso de la corriente eléctrica. Imagina que la electricidad es como agua fluyendo por una tubería; la resistencia sería como algo que estrecha la tubería, haciendo más difícil que el agua pase.
La unidad para medir la resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega (Ω). Este nombre se puso en honor a Georg Simon Ohm, un físico alemán que descubrió cómo funciona la resistencia.
Contenido
¿Qué es la resistencia de un conductor?
Un conductor es un material por donde la electricidad puede pasar fácilmente, como un cable. La resistencia de un cable depende de varias cosas:
- El tipo de material del que está hecho (su resistividad).
- Qué tan largo es el cable.
- Qué tan grueso es el cable (su área de sección transversal).
Cuanto más largo sea un cable, mayor será su resistencia. Y cuanto más grueso sea, menor será su resistencia. Es como un camino: un camino largo y estrecho es más difícil de recorrer que uno corto y ancho.
Georg Ohm descubrió esto en 1827. La resistencia eléctrica es similar a la fricción en el movimiento de objetos. Para medirla, se usa un aparato llamado óhmetro. Lo contrario de la resistencia es la conductancia, que se mide en Siemens.
La Ley de Ohm y la resistencia
La ley de Ohm nos ayuda a entender la relación entre la resistencia, el voltaje y la corriente. Dice que la resistencia de un material se puede calcular dividiendo la diferencia de potencial (voltaje) entre la intensidad de corriente que lo atraviesa.
Esto se expresa con la fórmula: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): R = \cfrac {V}{I} Donde:
En otras palabras, si el voltaje es mayor, la corriente será mayor, siempre que la resistencia sea la misma. Y si la resistencia es mayor, la corriente será menor para el mismo voltaje.
Clasificación de materiales según su resistencia
Según qué tan bien conducen la electricidad, los materiales se clasifican en:
- Conductores: Permiten que la electricidad pase muy fácilmente (tienen baja resistencia). Ejemplos: cobre, plata.
- Aislantes: No permiten que la electricidad pase fácilmente (tienen muy alta resistencia). Ejemplos: plástico, goma.
- Semiconductores: Su capacidad para conducir electricidad está entre los conductores y los aislantes.
También existen los superconductores, que son materiales especiales que, a temperaturas muy bajas, no ofrecen casi ninguna resistencia al paso de la electricidad.
¿Cómo se comportan las resistencias?
Una resistencia ideal es un componente que transforma la energía eléctrica en calor. Esto se conoce como ley de Joule. Además, una resistencia ideal sigue la ley de Ohm, que relaciona la corriente que la atraviesa con el voltaje en sus extremos.
Resistencia en corriente continua
Cuando la electricidad fluye en una sola dirección (corriente continua o CC), una resistencia real se comporta casi como una ideal. Transforma la energía eléctrica en calor. La ley de Ohm para corriente continua es: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): R = {V \over I} Donde R es la resistencia, V el voltaje e I la corriente.
Resistencia en corriente alterna
Cuando la electricidad cambia de dirección constantemente (corriente alterna o CA), el comportamiento de una resistencia puede variar. A bajas frecuencias, se comporta de forma similar a la corriente continua. Pero a altas frecuencias, pueden aparecer otros efectos, como la inductancia, que hacen que la resistencia se comporte de manera diferente.
Por ejemplo, en una resistencia hecha de carbón, los efectos adicionales son pequeños. Pero en una resistencia enrollada (tipo bobinado), estos efectos son mayores. Para entender esto, a veces se representa una resistencia real como una combinación de una resistencia ideal, una bobina (que genera inductancia) y un condensador (que genera capacitancia).
¿Cómo se identifican las resistencias?
Las resistencias tienen marcas o códigos para saber su valor.
Resistencias de montaje superficial (SMT)
Estas resistencias son muy pequeñas y se usan en circuitos modernos. Son piezas rectangulares de cerámica que se sueldan directamente a la placa. Su valor se marca con 3 o 4 caracteres:
- Si son 3 dígitos: Los dos primeros son el valor, el tercero es el número de ceros. Ejemplo: 332 significa 3300 Ohmios.
- Si tienen una "R": La "R" indica un punto decimal. Ejemplo: 2R4 significa 2.4 Ohmios. R15 significa 0.15 Ohmios.
- Si son 4 dígitos: Los tres primeros son el valor, el cuarto es el número de ceros. Ejemplo: 4462 significa 44600 Ohmios.
Resistencias de orificio pasante (Through-hole)
Estas resistencias tienen un cuerpo cilíndrico y dos "patas" que se insertan en agujeros de la placa. Su valor se indica con bandas de colores que siguen un código internacional. Cada color representa un número, un multiplicador o una tolerancia (qué tan preciso es el valor).
Resistencias en línea (SIL)
Son como varias resistencias de orificio pasante juntas en un solo componente. Tienen un terminal común para todas las resistencias y otros terminales para cada una. Su valor se indica con tres dígitos, similar a las SMT. Por ejemplo, 101 significa 100 Ohmios.
¿Cómo se conectan las resistencias?
Las resistencias se pueden conectar de diferentes maneras en un circuito.
Resistencia equivalente
Cuando varias resistencias están conectadas, podemos calcular una "resistencia equivalente". Es como si todas esas resistencias se reemplazaran por una sola que hace el mismo trabajo.
Conexión en serie
Dos o más resistencias están en serie cuando la corriente pasa por una y luego por la siguiente, como vagones de un tren. La misma corriente atraviesa todas.
Para calcular la resistencia total (equivalente) en serie, simplemente se suman los valores de todas las resistencias: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): R_{total} = R_1 + R_2 + ... + R_n
Conexión en paralelo
Dos o más resistencias están en paralelo cuando tienen sus extremos conectados a los mismos dos puntos. La corriente se divide para pasar por cada una de ellas.
Para calcular la resistencia total (equivalente) en paralelo, la fórmula es un poco más compleja: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): {1 \over R_{total}} = {1 \over R_1} + {1 \over R_2} + ... + {1 \over R_n} O, para dos resistencias, se puede usar: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): R_{total} = {R_1 \cdot R_2 \over R_1 + R_2}
Circuitos mixtos
Un circuito mixto combina resistencias en serie y en paralelo. Para calcular la resistencia equivalente de un circuito mixto, se van simplificando las partes en serie y en paralelo paso a paso hasta que quede una sola resistencia.
Asociaciones estrella y triángulo
Estas son formas especiales de conectar tres resistencias, que se usan a menudo en sistemas de corriente alterna con tres fases. Existen fórmulas para convertir una configuración en estrella a una en triángulo y viceversa.
Asociación puente
Una asociación puente es un tipo de circuito donde las resistencias forman una especie de "puente". Son importantes para medir resistencias con mucha precisión, como en los puentes de Wheatstone.
Resistencia de un conductor en detalle
| Material | Resistividad (Ω·m) |
|---|---|
| Plata | 1,55 × 10–8 |
| Cobre | 1,70 × 10–8 |
| Oro | 2,22 × 10–8 |
| Aluminio | 2,82 × 10–8 |
| Wolframio | 5,65 × 10–8 |
| Níquel | 6,40 × 10–8 |
| Hierro | 8,90 × 10–8 |
| Platino | 10,60 × 10–8 |
| Estaño | 11,50 × 10–8 |
| Acero inoxidable 301 | 72,00 × 10–8 |
| Grafito | 60,00 × 10–8 |
Un conductor es un material que conecta los componentes de un circuito. Aunque su resistencia suele ser muy pequeña y a menudo se ignora, en algunos casos es importante tenerla en cuenta.
La resistencia de un conductor depende de:
- Su longitud (cuanto más largo, más resistencia).
- Su grosor o sección (cuanto más grueso, menos resistencia).
- El tipo de material (su resistividad).
- La temperatura.
La fórmula para calcular la resistencia de un conductor es:
Donde 
es la resistividad del material, 
es la longitud y 
es la sección.
¿Cómo afecta la temperatura a la resistencia?
La temperatura puede cambiar la resistencia de un material. En la mayoría de los metales, la resistencia aumenta cuando la temperatura sube. Sin embargo, en otros materiales como el carbono, la resistencia disminuye con el aumento de temperatura.
Como se mencionó antes, en los superconductores, la resistencia desaparece casi por completo a temperaturas muy bajas.
¿Cuánta energía disipa una resistencia?
Una resistencia transforma la energía eléctrica en calor. La cantidad de calor que disipa (su potencia) depende de la corriente que la atraviesa y del voltaje en sus extremos.
La potencia (P) se puede calcular con estas fórmulas: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): P = V \cdot I O, usando la ley de Joule: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): P = R \cdot I^2 O también: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): P = {V^2 \over R}
Los fabricantes diseñan las resistencias para que puedan disipar una cierta cantidad de potencia sin dañarse. Este valor se mide en vatios (W) y a menudo está escrito en la resistencia. Las resistencias comunes en aparatos electrónicos suelen ser de 1/4 W, pero hay de ½ W, 1 W, 2 W, y más.
Tipos de resistencias
Resistencias de valor variable
Existen resistencias cuyo valor se puede cambiar.
- Potenciómetro: Permite al usuario ajustar su valor, por ejemplo, girando una rueda. Se usan en controles de volumen o brillo.
- Resistencias que cambian con el ambiente: Se usan como sensores.
* Fotorresistor: Su valor cambia con la cantidad de luz. * termistor: Su valor cambia con la temperatura. * sensor de fuerza/tensión: Su valor cambia con la fuerza o presión aplicada. * sensor de flexión: Su valor cambia cuando se doblan.
- Transistor: Un transistor puede actuar como una resistencia variable, controlada por una pequeña corriente en otra de sus "patas".
Resistencias de lámina metálica
Estas resistencias son muy precisas y estables. Se fabrican con una lámina muy delgada de una aleación especial (como níquel-cromo) pegada a un material cerámico. Luego, se le da forma a la lámina para crear el patrón de resistencia.
Estas resistencias son excelentes porque su valor cambia muy poco con la temperatura, son muy estables a largo plazo, y tienen muy poca inductancia y capacitancia, lo que las hace ideales para circuitos que necesitan mucha precisión.
Galería de imágenes
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Dibujo ilustrativo de la construcción del componente.
Véase también
En inglés: Electrical resistance Facts for Kids
- Código de Colores de resistencias
- Conductancia
- Conductividad
- Conductor eléctrico
- Galvanómetro
- Impedancia
- Leyes de Kirchhoff
- Modelo resistor real
- Puente de Wheatstone
- Resistividad
- Resistencias de bajo valor
- Resistor
- Superconductividad
- Diodos
- Potenciómetro
- Unidades de electromagnetismo del SI
