Resistencia eléctrica ¿Qué es un resistor? y ¿Cómo funciona?

Juan Carlos G 2020-03-12
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Resistencia eléctrica ¿Qué es un resistor? y ¿Cómo funciona?


Función de la resistencia eléctrica

Hoy te quiero platicar de uno de los temas más importantes en el diseño de circuitos eléctricos, y es sobre las “resistencias o resistencia eléctrica”, ya que para seleccionar la resistencia correcta primero debemos conocer ¿Qué son? y ¿Como funcionan? y ya después realizar algunos cálculos utilizando ciertas leyes como la “ley de OHM” , etc.,  así que mi intención principal es ayudarte a comprender este concepto y espero que te guste este tutorial y lo compartas en tus redes sociales.

 



¿Qué es la resistencia eléctrica? 

La resistencia eléctrica la podemos definir como 

La resistencia eléctrica es  a la oposición a la corriente eléctrica que circula a través de un conductor 

 

¿Qué es el OHM?

La unidad de media de la resistencia eléctrica es el OHM según el Sistema Internacional de Unidades (SI) y se representa a través de la letra omega del alfabeto griego Ω.

Entender este concepto es sencillo, de cierta manera, ya que cuando existe corriente eléctrica en un conductor, la resistencia aparece como una propiedad de los materiales que se opone a este flujo y esto se conoce como resistividad de los materiales.

 

Resistencia eléctrica en un Conductor

Ya he dado una definición de resistencia eléctrica y vimos que es la oposición al flujo de corriente, esto se debe a ciertos factores como:

  • La temperatura, al aumentar la temperatura en algunos materiales la resistencia disminuye o aumenta
  • Tipo de material, el material del cual están hechas las resistencias definirán su tipo
  • Longitud, es una de las propiedades que mas afecta la conducción
  • Sección transversal, propiedad que puede mejorar la conducción

No te preocupes si no has comprendido estas 4 propiedades de un conductor, a continuación desglosaremos esto y comenzare explicando ¿Qué es la resistividad? y como afectan estas propiedades.


¿Qué es la Resistividad?

La resistividad es la resistencia eléctrica especifica de cada material que se opone al flujo de corriente eléctrica

Y según el SI, se le representa con la letra griega rho (ρ) y su unidad de medida es ohm - metro (Ω m) y se puede calcular con la siguiente formula.

 

Formula de la resistividad

Formula de la resistividad

Donde

  • R es la resistencia eléctrica en OHM (Ω)
  • S es el área de la sección transversal del material en metros cuadrados
  • l es la es la longitud en metros

 

 

 

¿Cómo influye la temperatura en la resistividad?

Para responder esta pregunta debemos enfocarnos en el tipo de material, ya que dependiendo de material es como se vera este efecto, por ejemplo:

  • Al calentar un metal sus propiedades resistivas aumentan y las conductivas disminuyen haciéndolos malos conductores con el aumento de temperatura.
  • Al calentar un semimetal sus propiedades resistivas disminuyen mejorando su propiedades como conductores.

 

Clasificación de los materiales según su resistividad

Ya que comprendimos que la temperatura afecta la resistividad según el tipo de material, ahora hagamos una clasificación según el valor de la tempestividad, así que te dejo esta tabla.

 

Material Rango de resistividad
Conductores si ρ < 10-5 Ω·m
Semiconductores si 10-5 Ω·m < ρ < 106 Ω·m
Aislantes si ρ > 106 Ω·m

 

Conductividad

Para complementar este tema y te vayas bien informado tengo que mencionar a la conductividad, que seguramente ya te imaginas ¿Qué es la conductividad?

 

La conductividad la expresamos como el efecto inverso a la resistividad y se representa por la letra σ y su unidad de medida es es el Ω-1·m-1

 

Formula de la conductividad en términos de la resistividad
Formula de la conductividad

 

Seguro te preguntaras, entonces ¿Resistividad es lo mismo que la resistencia eléctrica?, porque para definir resistividad utilice el concepto anterior, y la respuesta es no, y para contestar esto escribamos la fórmula de la resistencia.

 

 

 

Formula de la resistencia eléctrica

Formula de la resistencia eléctrica
Resistencia eléctrica

Donde

  • ρ es el coeficiente de resistividad del material
  • l longitud del conductor
  • Área de la sección transversal del material o conductor

 

 

Esta formula nos indica 3 condiciones súper importantes:

  • Depende directamente del coeficiente de resistividad ρ
  • La resistencia aumenta directamente proporcional a la longitud del conductor
  • Es inversamente proporcional a la área transversal, lo que indica que la resistencia disminuye si el área del conductor crece

Estos 3 conceptos son fundamentales y debes memorizar para que los tomes en cuenta en todos tus diseños.

En este punto seguramente ya tienes una idea de cual es la diferencia entre estas dos formulas y por que la resistencia depende de la resistividad y la razón es la siguiente.

 

Diferencia entre resistencia y resistividad

La resistividad depende únicamente del tipo de material de los conductores, mientras que la resistencia depende no únicamente del tipo de material si no también de la forma del conductor.

 

En la practica por lo regular encontramos los datos de resistividad en tablas para que nosotros los electrónicos no tengamos que rehacer el hilo negro al diseñar, por ejemplo:

 

 

Material

Resistividad

(en 20 °C-25 °C) (Ω·m)

Grafeno 1,00 x 10-8
Plata 1,59 x 10-8
Cobre 1,71 x 10-8
Oro 2,35 x 10-8
Aluminio 2,82 x 10-8
Estaño 11,50 x 10-8

 

 

¿Quién descubrió la resistencia?

La resistencia fue descubierta por el físico y matemático Georg Simon Ohm en 1827 y en honor a Georg se asigno  OHM según el SI como unidad de medida de la resistencia, el cual es un concepto comparable con el efecto provocado por la fricción en los materiales.

Esto es importante mencionar ya que Georg postulo la ley de OHM en donde podemos calcular la resistencia en términos de tensión y corriente, la cual es distinto a las formulas vistas hasta el momento, ya que la ley de OHM es una ley básica de la teoría de circuitos.

 

Formula de resistencia por ley de OHM

Resistencia en la ley de OHM

Donde

  • V es la diferencia de potencial expresada en Volts
  • I es la intensidad de corriente eléctrica expresada en Amperes

 

 

 

Esta formula nos indica algo muy interesante y que corrobora la definición de la resistencia y es lo siguiente.

 

La intensidad de corriente es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia en un conductor.

Por lo tanto se corrobora que la resistencia se opone al flujo de la corriente eléctrica en un conductor.

 

Resistencia ideal y real

Una resistencia ideal es un elemento pasivo que disipa energía en forma de calor ante la circulación de corriente tal como indica la ley de Joule, esto nos indica que se crea una proporcionalidad entre la corriente y la diferencia de potencial de las terminales tal como indica la ley de OHM.

En la practica el comportamiento de una resistencia real depende de la corriente que circula a través del conductor, por ejemplo:

  • Corriente continua
  • Corriente alterna

 

Resistencia en corriente continua

El comportamiento de una resistencia en corriente continua (CC) es muy parecido al comportamiento de una resistencia real y la podemos obtener con la formula de la resistencia en la ley de OHM que vimos anteriormente.

 

Resistencias en corriente alterna

Si has seguido mis otras clases de electrónica básica sabrás que siempre menciono que cuando se involucra el tiempo la situación se complica, y en los resistores no es la excepción.

En el mundo de la corriente alterna (CA) existe una característica que puede modificar el comportamiento de una resistencia y esto es la frecuencia ya que:

  • En frecuencias bajas las resistencias se comportan de manera similar a la CC.
  • A medida que la frecuencia crece y llega a frecuencias altas, la resistencia aumenta esto se deba a los efectos inductivos que poseen los materiales de las resistencias

 

¿Como medir una resistencia eléctrica?

Ya hemos visto algo de teoría y definiciones, que te parece si ahora revisamos como podemos saber o calcular el valor de una resistencia, para esto haré el repaso de los métodos mas populares y que debes conocer como estudiante o diseñador electrónico y son las siguientes:

  • Calculadora online de resistencia electríca
  • Código de colores
  • Medir con un multímetro

 

Calculadora online de resistencia electríca

He desarrollado una pequeña calculadora online donde puedes obtener el valor de un resistor mediante dos métodos.

  • Código de colores de la resistencia, si tienes los colores de la resistencia solo debes introducir estos valores y mi programa te dará el valor de la resistencia.
  • Por valor calculado, si estas diseñando y ya tienes el valor de tu resistencia, solo debes introducir este valor y mi programa online te dará el valor de la resistencia comercial mas cercano.

Por favor, visita mi calculadora de resistencia online, para que compruebes tus datos y te sea mas fácil diseñar, y si te gusta ayúdame compartiéndola en tus redes sociales.

 

Código de colores de una resistencia

El método de código de colores de una resistencia es el que programe en mi calculadora y existe una variación en este método ya que existen varios tipos de resistencias según su código de colores, por ejemplo:

  • Código de colores de 4 bandas
  • O código de colores de 5 bandas
  • Y Código de colores de 6 bandas

¿Cómo interpretamos los códigos de colores? En mi calculadora tienes toda la información sobre este tema, aquí hagamos un resumen en las siguientes tablas:

 

Código de colores de 4 bandas

Banda Descripción
Banda 1 Primer dígito
Banda 2 Segundo dígito
Banda 3 Multiplicador
Banda 4 Tolerancia

 

Código de colores de 5 bandas

Banda Descripción
Banda 1 Primer dígito
Banda 2 Segundo dígito
Banda 3 Tercer dígito
Banda 4 Multiplicador
Banda 5 Variación o tolerancia

 

Código de colores de 6 bandas

Banda Descripción
Banda 1 Primer dígito
Banda 2 Segundo dígito
Banda 3 Multiplicador
Banda 4 Tolerancia
Banda 6 Respuesta del resistor al cambio de temperatura en ppm/K

 

Para mas detalles de como interpretar los códigos de colores visita mi calculadora hay tengo toda la teoría.

 

Por Multímetro

Este es un método rápido y eficaz, solo debes hacer lo siguiente:

  • Dependiendo del tipo de multímetro con perilla o botones, solo debes posicionarte en la opción para medir los OHM (Ω)
  • Seleccionar un rango de valores, trata de deducir si esa resistencia estará en OHM, en kilos, para tener una mejor resolución y se mas fácil de interpretar la lectura
  • Posiciona las puntas del multímetro en cada terminal de la resistencia y listo

Con esto, el multímetro hará todo por ti.

 

Tipos de resistencia eléctrica

Como ves, esta clase sobre resistencias es algo extenso, te recomiendo que mires el indice de contenido para que elijas el tema de tu interés, aunque no esta de más repasar toda esta teoría antes de ver los ejercicios, por lo tanto, continuemos con los tipos de resistencia que podemos encontrar comúnmente y una peque descripción de cada una.

¿Qué tipos de resistencia eléctrica hay? Para responder a esta pregunta podemos clasificar a los resistores en tres grandes clases:

  • Resistencias lineales o fijas, estas resistencias no varían su valor en teoría y el fabricante establece este valor durante su construcción.
  • Podemos encontrar resistencias variables, este tipo permite variar su valor para realizar ajustes, una vez que hemos seleccionado sus valor permanece fijo.
  • Resistencias no lineales, el valor de la resistencia varia significativamente al aplicar otras magnitudes físicas sobre el resistor, por ejemplo: incrementando la temperatura, aplicando luz, etc.

 

Resistencias lineales

Como vimos a estas resistencias se les asigna su valor en sus fabricación, son de dos terminales (pueden ser también SMD) y su valor permanece fijo, hay una pequeña variación o error establecida por su banda de tolerancia.

 

Resistencia lineal de 4 bandas

Los materiales mas comunes del cual están hechas estas resistencias son:

  • De carbón
  • Metálicas
  • Bobinadas

 

Resistencias variables

Dentro de este tipo se encuentran los potenciometros los cueles son los mas populares, comúnmente son de 3 terminales, y el rango de variación también es definido desde su fabricación, por ejemplo:

  • Trimmers
  • Reóstatos
  • Potenciometros lineales
  • O Potenciometro rotativo

 

Resistores Trimmers

Esta resistencia son pequeños con una tipo perilla que ajustas mediante algún desarmador, van soldados a la placa y por lo regular solo se ajustan una sola vez.

 

Resistores Reóstatos

Son resistores que se utilizan por lo general en el arranque de motores dado su gran capacidad de soportar grandes cantidades de corriente ya que dentro de todos los tipos de resistencias, los reóstatos suelen disipar mejor el calor o potencia.

 

Resistores potenciometros

Los mas populares son los, potenciometros lineales, su forma es alargada y ajustas desplazando una perilla para subir o bajar el valor y los potenciometro rotativo, son redondos comúnmente y ajustas el valor girando la perilla.

 

Potenciometros
Potenciometros y símbolo

 

 

Resistores variables no lineales

Este tipo de resistencias son utilizadas como sensores gracias a sus propiedades y respuesta ante ciertas magnitudes físicas, su resistencia no varia linealmente ya que depende del tipo de magnitud que la afecta, temperatura, luz, etc., algunos ejemplos de estas resistencias no lineales son:

  • Fotoresistencias
  • Varistores
  • Termistores

 

Fotoresistencias

Este tipo de resistencia también se le conoce como Light Dependent Resistor (LDR) ya que su valor de resistencia disminuye a medida que la luz que la impacta aumenta. Se utilizan como sensores de luz para prender o apagar lámparas de LED por dar un ejemplo.

 

Fotoresistencia conectada a un Arduino

 

Varistores

Este tipo son utilizado mayormente como protectores de voltaje, ya que su resistencia disminuye si la tensión o voltaje aumenta, seguramente veras estos componentes en multicontactos o No Break UPS.

 

Termistores

Los termistores son usados como sensores de temperatura, ya que la resistencia cambia a razón de la temperatura, los encontraras en algunos calentadores.

 

Resistencias equivalente, en serie y paralelo

Para no hacer mas largo este primer artículo sobre el tema de resistencia hablemos un poco de la asociación de resistencias que podemos encontrar y que serán objeto de estudio en los siguientes post, así que te invito a navegador por la web a los demás tutoriales. Por el momento voy a resumir los diferentes tipos de arreglos de resistencias que analizaremos y que seguramente te vas a encontrar:

 

Resistencia equivalente

Se considera resistor equivalente cuando al aplicar una tensión eléctrica entre sus terminales, circula la misma corriente que en el circuito o configuración original, esto quiere decir, que una resistencia equivalente debe disipar la misma potencia que el circuito original.

 

Resistencias en serie

Una configuración en serie suele ser muy simple de identificar a simple vista, pero técnicamente, para que dos o mas resistencias estén en serie, se debe cumplir que la corriente que circula a través de ellas sea del mismo valor.

 

¿Cómo resolver un circuito de resistencias en serie?

Ahora practiquemos un poco, para ello vamos a resolver el siguiente circuito de resistencias en paralelo

Resistencias en serieBien, para el arreglo de resistencias en serie anterior lo primero que debemos entender es que el resistor equivalente es la suma de R1 y R2, por lo tanto, si R1 = 1 KΩ y R2 = 1 KΩ ¿Cuanto vale la resistencia equivalente de las resistencias en serie?

RE = R1 + R2 = (1 + 1) K = 2 KΩ

Cuando trabajamos con este arreglo de resistencias obtener el resistor equivalente es sumamente sencillo y una vez que encuentras el resistor equivalente, obtener las demás incógnitas lo puedes hacer utilizando leyes como las de Ohm o de Kirchhoff.

 

Resistencias en paralelo

A simple vista podemos identificarlas ya que una resistencia tiene dos terminales en común dentro del circuito, no obstante, para que esta configuración se cumpla, todas las resistencias deben tener la misma caída de tensión entre sus terminales.

 

¿Cómo resolver las resistencias en paralelos?

Ahora hagamos otro pequeño ejercicio obteniendo la resistencia equivalente de un arreglo en paralelo, para esto utilizaremos el siguiente circuito:

 

Resistencias en paraleloPara obtener la resistencia equivalen con la cual podemos reducir el arreglo anterior no lo podemos hacer de una forma tan directa, ya que en primera instancia necesitamos utilizar la siguiente formula:

 

Formula de resistencias en paralelo
Formula de resistencias en paralelo

 

Como puedes ver la resistencia equivalen de un arreglo en paralelo se encuentra en el denominador del lado izquierdo de la igualdad, por lo tanto, debemos aplicar un despeje matemático para poder dejar sola a RE con lo que minimizando la ecuación quedaría de la siguiente manera.

 

Formula de la resistencia equivalente en paralelo simplificada
Formula de la resistencia equivalente en paralelo simplificada

 

Ya con esta forma y tomando en cuenta que R1 y R2 son iguales a 1 KΩ, ¿Cuanto vale la resistencia equivalente del arreglo en paralelo? Para ello solo debemos sustituir lo valores con lo cual tenemos

 

RE = (1k * 1k) / (1k + 1k) = 1M / 2K = 500 Ω

Como regla y tip, puedes comprobar que tus cálculos son correctos si observas que la resistencia equivalente de un arreglo en paralelo siempre sera más pequeña que el valor del resistor mas pequeño en el arreglo original.

 

Resistencias en serie - paralelo o mixta

En esta configuración encontramos las dos configuraciones anteriores, y esta combinación suele variar bastante de circuito a circuito. Comúnmente en este tipo de configuraciones se pretende encontrar la resistencia equivalente que nos permita resolver y obtener los parámetros en el circuito y para ello utilizamos leyes como las de Kirchhoff entre otras para simplificar y resolver el problema.

 

¿Cómo resolver las resistencias en serie-paralelo o mixta?

 

Como ya te estarás imaginando para obtener la resistencia equivalente de un arreglo mixto habrá que ir simplificando el circuito identificando aquellas resistencias que están en un arreglo más simple, ya se en serie o paralelo y con el resistor equivalente que se obtiene en cada simplificación sumarlo al siguiente arreglo hasta obtener el resistor equivalente total del circuito, vayamos entonces con el siguiente ejemplo ¿Cómo obtener el resistor equivalente de un arreglos de resistencias mixto?

En el arreglo anterior podemos deducir que R2 y R3 están en serie, al resolver este primer arreglo, la resistencia equivalente uno (RE1) por llamarla de algún modo, quedará en paralelo con la resistencia R1, por lo tanto, si resolvemos RE1 con R1 en paralelo, obtendremos la resistencia equivalente total.

Supongamos que las resistencias tienen los siguientes valores

  • R1 =  1  kΩ
  • R2 = 5 kΩ
  • R3 = 1 kΩ

Primero obtengamos RE1

RE1 = R2 + R3 = 5k + 1k = 6 kΩ

Ahora que sabes cual es el valor de RE1 podemos obtener la resistencia equivalente total RE

RE = RE1 * R1 / RE1 + R1 = (6k)(1k) / 6k + 1k = 857 Ω

 

Excelente en este punto ya conoces las 3 configuraciones básicas de las resistencias y estas listo o lista para continuar aprendiendo, no puedes perderte mis otros artículos y ojala me ayudes compartiendo.

 

 



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Juan Carlos G

Electrónica y diseño web


Cree este blog para compartir uno de los temas que más me apasionan que es la electrónica, por lo tanto, además de tutoriales de electrónica, encontrarás en algunas páginas recomendaciones de productos relacionados a los LED principalmente.

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