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.
RESISTENCIA DE LOS METALES AL PASO DE LA CORRIENTE
ELÉCTRICA
Todos los materiales y elementos conocidos ofrecen mayor o menor
resistencia al paso de la corriente eléctrica, incluyendo los mejores
conductores. Los metales que menos resistencia ofrecen son el oro y la plata,
pero por lo costoso que resultaría fabricar cables con esos metales, se adoptó
utilizar el cobre, que es buen conductor y mucho más barato.
Con alambre
de cobre se fabrican la mayoría de los cables conductores que se emplean en
circuitos de baja y media tensión. También se utiliza el aluminio en menor
escala para fabricar los cables que vemos colocados en las torres de alta
tensión para transportar la energía eléctrica a grandes
distancias.
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A.- Resistencia variable o reóstato fabricada
con alambre nicromo (Ni-Cr)..B.-
Potenciómetro de carbón, muy utilizado en equipos electrónicos para. controlar, por ejemplo, el volumen o los tonos en los
amplificadores de audio. Este potenciómetro de la figura se controla haciendo
girar su eje hacia la. derecha o hacia la izquierda,
pero existen otros dotados de una palanquita.
deslizante para lograr el mismo fin.
C.- Resistencia fija de
carbón, muy empleada en los circuitos
electrónicos. |
Entre los metales que ofrecen mayor resistencia al paso de la corriente
eléctrica se encuentra el alambre nicromo (Ni-Cr), compuesto por una aleación de
80% de níquel (Ni) y 20% de cromo (Cr). Ese es un tipo de alambre ampliamente
utilizado como resistencia fija o como resistencia variable (reóstato), para
regular la tensión o voltaje en diferentes dispositivos eléctricos. Además se
utilizan también resistencias fijas de alambre nicromo de diferentes diámetros o
grosores, para producir calor en equipos industriales, así como en
electrodomésticos de uso muy generalizado.
Entre esos aparatos o quipos
se encuentran las planchas, los calentadores o estufas eléctricas utilizadas
para calentar el ambiente de las habitaciones en invierno, los calentadores de
agua, las secadoras de ropa, las secadoras para el pelo y la mayoría de los
aparatos eléctricos cuya función principal es generar calor. |
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Secadora eléctrica
para el pelo. |
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Estufa eléctrica que emplea. alambre
nicromo para calentar. una
habitación.
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Otro elemento muy utilizado para fabricar resistencias es el carbón. Con ese
elemento se fabrican resistencias fijas y reostatos para utilizarlos en los
circuitos electrónicos. Tanto las resistencias fijas como los potenciómetros se
emplean para regular los valores de la corriente o de la tensión en circuitos
electrónicos, como por ejemplo, las corrientes de baja frecuencia o
audiofrecuencia, permitiendo controlar, enre otras cosas, el volumen y el tono
en los amplificadores de audio. |
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:
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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:. |
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CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN MATERIAL AL PASO DE LA CORRIENTE
(I)
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 · mm2 / m, de algunos materiales, a una
temperatura de 20° Celsius.
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Material
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Resistividad (  · mm2 / m
) a 20º C |
| Aluminio |
0,028 |
| Carbón |
40,0 |
| Cobre |
0,0172 |
| Constatan |
0,489 |
| Nicromo |
1,5 |
| Plata |
0,0159 |
| Platino |
0,111 |
| Plomo |
0,205 |
| Tungsteno |
0,0549 |
Para realizar el cálculo de la resistencia que ofrece un material al paso de
la corriente eléctrica, se utiliza la siguiente
fórmula:
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FÓRMULA 1 |
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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.
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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.
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Pie de rey o vernier
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CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN MATERIAL AL PASO DE LA CORRIENTE (II)
(Continuación)
Para hallar a continuación el área del conductor de cobre, será necesario
utilizar la siguiente fórmula:
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FÓRMULA 2 |
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De donde:
A = Área de la circunferencia de la parte metálica
del conductor (el alambre cobre en este caso).
 = Constante matemática
“pi”, equivalente a 3,1416
r = Radio de la circunferencia
(equivalente a la mitad del diámetro).
Antes de comenzar a sustituir los
valores en la fórmula 2, tenemos que hallar cuál es el radio ( r )
de la circunferencia del alambre de cobre. Como ya medimos su diámetro (
d ) con el pie de rey y sabemos también que el radio siempre es igual a la
mitad de esa medida, realizamos el siguiente
cálculo:
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Elevamos después al cuadrado el valor del radio hallado, para lo cual
multiplicamos el número resultante de la operación (0,8 mm) por sí
mismo:
0,8 mm · 0,8 mm = 0,64 mm2
Sustituimos
seguidamente, en la fórmula 2, el resultado de este valor y lo
multiplicamos por el valor de "" ( pi ) .
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Por tanto, una vez finalizada esta operación, obtenemos que el valor del área
del alambre de cobre es igual a 2 mm2.
A continuación
procedemos a sustituir valores en la fórmula 1, para hallar la
resistencia que ofrece al paso de la corriente el conductor de alambre de cobre
del ejemplo que estamos desarrollando:
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= 0,0172
·
mm2 / m (coeficiente de resistencia específica del cobre,
de
acuerdo con la tabla de valores más arriba expuesta)
l = 500 metros (longitud del alambre
de cobre)
s = 2 mm2 (área del alambre de
cobre)
Sustituyendo estos valores ahora en la fórmula 1,
tendremos:
|
Por tanto, la resistencia ( R ) que ofrece al paso de la corriente
eléctrica un alambre de cobre de 2 mm2 de área y
500 metros de longitud, a una temperatura ambiente de 20º C, será
de 4,3 ohm.
Veamos ahora otro ejemplo, donde calcularemos la
resistencia que ofrece, igualmente, al paso de la corriente eléctrica, un
alambre nicromo, de 1 metro de longitud, con una sección transversal de
0,1 mm2, sabiendo que la resistencia
específica del nicromo a 20º Celsius de temperatura es de 1,5 ·
mm2 / m .
Volvemos a utilizar la fórmula 1 y
sustituimos estos valores:
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De esa forma hemos calculado que la resistencia ( R ) que
ofrece al paso de la corriente eléctrica un alambre nicromo de 0,1
mm2 de área y 1 metro de longitud, a una temperatura
ambiente de 20º C, es de 15 ohm.
En estos dos ejemplos
podrás notar que un alambre nicromo de sólo un metro de largo, con una sección
transversal 20 veces menor que la del conductor de cobre, tiene una
resistencia mayor ( 15 ), superando en 3,5 veces la resistencia que ofrecen al
paso de la corriente eléctrica los 500 metros de alambre de
cobre.
Este resultado demuestra que el nicromo es peor conductor de la
corriente eléctrica que el cobre. |
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.
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Los múltiplos del ohm más utilizados
son:
Kilohm (k ) = 1 000
ohm
Megohm (M) = 1 000 000 ohm
Otro dato
interesante:La unidad de medida de la resistencia eléctrica
lleva el nombre de “ohm” en honor al físico y matemático alemán Georg Simon
Ohm (1787 – 1854), quién descubrió una de las leyes fundamentales
que rigen el comportamiento de los circuitos eléctricos, conocida como “Ley de
Ohm”.
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