La Resistencia Electrica

RESISTENCIA ELÉCTRICA

Introducción

El concepto de resistencia eléctrica es fundamental para el diseño de las instalaciones, puesto que esta característica de los conductores eléctricos determina en cierta forma la cantidad de corriente permitida que les circulara y los calibres de conductores a utilizar en dichas instalaciones, de tal manera que se ajusten a los límites de caída de tensión determinados por esta resistencia.

En esta semana se estudiará el concepto de resistencia eléctrica y los factores que determinan el valor de la resistencia de un conductor eléctrico; la relación entre estos factores y la forma como afectan el valor de la resistencia.

Es fundamental que, se estudie con atención y esmero, ya que es muy importante para el estudio de una de las leyes más indispensables de la electricidad, como la ley de OHM, que se analizará más adelante.

Objetivo.

Si se ha tenido la oportunidad de observar algunas instalaciones eléctricas domiciliarias, seguramente se ha podido apreciar que no todas están elaboradas con el mismo calibre o grosor del conductor. ¿Por qué no se podrán hacer todas las instalaciones eléctricas con el mismo calibre de conductor?

¿Qué repercusiones tiene el grosor del conductor, su longitud y el tipo de material de que este hecho sobre el flujo de la corriente eléctrica?

Al finalizar el estudio de esta semana, el aprendiz podrá dar respuesta a los anteriores interrogantes; para lo cual es necesario que se entienda:

Que es la resistencia eléctrica de un material?, cuales son las causas que las determinan?, como se representa y en que unidades se da?. Cuáles son los factores que influyen en el valor de la resistencia eléctrica de un conductor?.

Resistencia Eléctrica: es el obstáculo o dificultad que un material opone al paso de la corriente eléctrica. En otras palabras es el grado de oposición o impedimento de un material a la corriente eléctrica que lo recorre.

Todos los conductores eléctricos ofrecen mayor o menor resistencia al paso de la corriente eléctrica. Esta resistencia es debida a las siguientes causas:

Cada átomo se opone en cierta medida a ceder sus electrones, por ser estos atraídos por el núcleo.

Se producen incontables choques entre los electrones de las corrientes y los átomos que componen el conductor. Estos choques se traducen en resistencia y hacen que se caliente el conductor.

Diferencia entre el resistor y la resistencia: el resistor es el elemento físico que sen utiliza como una de las fuentes de calor en algunos artefactos como estufas, calentadores, planchas, y que se fabrican con materiales de alta resistencia a la corriente eléctrica como el ferro níquel y el carbón.

La resistencia es la propiedad que tiene el resistor o un tramo de conductor de oponerse al paso de la corriente.

La unidad básica de medida de la resistencia es el OHMIO que se representa por la letra griega Ω (omega).

Múltiplo y submúltiplos del Ohmio:

Cuando se está midiendo longitudes, tomando como unidad de medidas el metro, a veces se debe expresar en múltiplos y submúltiplos de esa unidad. Por ejemplo se habla de Kilómetros para trayectos muy largos o de centímetros para longitudes pequeñas.

Así, también cuando se está midiendo la resistencia, se puede encontrar valores tan grandes que se tienen que expresa mediante múltiplo del Ohmio, o tan pequeños que se debe utilizar sus submúltiplos.

Se debe recordar que para hacer conversiones de unidades se multiplica o se divide; tal como en el sistema métrico decimal.

Para la conversión de unidades de resistencia, se puede basar en las siguientes tablas:

Como puede verse, los múltiplos y submúltiplos del ohmio están relacionados de 1000 en 1000 veces mayor o menor.

NOTA: para pasar de una unidad inferior a otra inmediatamente superior se dividirá por 1000 cada vez la unidad inferior.

NOTA: para pasar de una cantidad superior a una inmediatamente inferior, el se deberá multiplicar por 1000 la unidad suprior.

Factores influyentes:

Factores que influyen en el valor de la resistencia eléctrica de los conductores de corriente.

El valor de la resistencia eléctrica depende de los siguientes factores:

a) Del material del que está hecho el conductor.

b) De la longitud.

c) De la sección transversal (área de un corte transversal)

d) De la temperatura ambiente.

a.1) Cada material tiene resistencia diferente.

Todos los materiales presentan resistencia eléctrica en cierta medida por lo cual a cada uno se le puede asignar un valor de resistencia específica o de resistividad.

Para asignar ese valor que es fijo para todos los conductores de un mismo material, se ha medido la resistencia eléctrica de tramos de conductores de 1 metro de longitud y 1 milímetro cuadrado de sección. Obteniendo así la siguiente tabla.

Entre más baja es la resistividad, mejor es el conductor eléctrico.

Para la construcción de la tabla se ha tomado una temperatura ambiente de 20 grados centígrados por considerarse que las instalaciones domiciliarias están expuestas generalmente a ese nivel de temperatura.

b.1) A mayor longitud aumenta la resistencia.

La longitud de un conductor eléctrico representa el trayecto efectivo que sigue la corriente, recordar que la longitud se representa por L y se mide en metro (m)

Los átomos retienen sus electrones y no los ceden fácilmente, esto es: oponen resistencia a la corriente eléctrica. Pues bien, cuantos más átomos hay, mas resistencia tiene el conductor, es decir que entre más trayecto tenga que recorrer la corriente eléctrica mayor será la resistencia que se le presenta a su paso.

c.1) A mayor Sección transversal menor resistencia.

Si se corta perpendicularmente un alambre en cualquier punto, se obtendrá una superficie que se llama sección.

La forma de la sección puede ser circular, rectangular o cuadrada.

La sección se representa por la letra S y se mide en milímetros cuadrados.

A mayor sección menor resistencia y a menor sección mayor resistencia.

Se puede imaginar un tubo por el que pasa agua; la corriente de agua pasa con mayor facilidad si el tubo es ancho, igual sucede con la corriente eléctrica.

Calculo de la sección de un conductor

El cálculo de la sección de un conductor depende de la forma que tenga el corte transversal del mismo, como se ilustra a continuación.

Sección circular

Sección rectangular

Sección cuadrada.-

Ejemplo:

Calcular la sección en mm^2 (milímetro cuadrado) de un conductor eléctrico cuyo corte transversal es cuadrado, si uno de los lados del corte mide 0.3cm:

Solución:

d1) La temperatura:

Al aumentar la temperatura, la resistencia eléctrica presenta los siguientes cambios:

En los conductores metálicos y algunos semiconductores aumenta.

En los líquidos, los aislantes, el carbón y en algunos semiconductores disminuye.

En la manganina y el constata que son mezclas o aleaciones de distintos metales, permanece casi constante.

Ya se ha visto cuales son los factores que influyen en el valor de la resistencia eléctrica de un conductor de corriente.

Ahora se verá cómo usar esos factores para calcular la resistencia de los conductores.

Si se toma tres trozos de conductor de un mismo material y con la misma sección transversal, de tal manera que uno de ellos tenga una longitud, por ejemplo de un metro, el segundo de 2 metros y el tercero de tres metros, se puede comprobar en ellos, que a medida que aumenta la longitud del conductor aumenta la resistencia eléctrica del mismo.

Como se puede observar en el anterior ejemplo, si la longitud se duplica entonces la resistencia también se duplica; si la longitud del conductor se triplica, la resistencia también se triplica y así sucesivamente.

La resistencia de un conductor varía directamente con su longitud.

Dados dos trozos de alambre de igual longitud y del mismo tipo de material, cobre por ejemplo, pero de tal manera que uno de ellos tenga el doble de la sección transversal del otro, se puede comprobar que el conductor de menor sección tiene el doble de la resistencia que el conductor grueso.

Como se puede observar, sí la sección de un conductor se duplica, entonces su resistencia se reduce a la mitad, es decir, la resistencia de un conductor varia inversamente con su sección.

Lo anterior esta expresado por la siguiente formula o relación, que conviene recordar pues es de mucha utilidad en la vida practica como electricista.

De la expresión:

Ejemplo:

Cual debe ser la sección (S) de 160 cm de cromo níquel para fabricar un resistor de

32Ω.

Solución:

Materiales conductores, semiconductores y aislantes de la corriente eléctrica:

La resistencia de los materiales varía considerablemente de acuerdo a su clase. El oro, la plata y el cobre son los materiales que menos oposición presentan al paso de la corriente eléctrica; en cambio hay otros materiales como el silicio, que presentan una resistencia mucho mayor.

Finalmente existen otros materiales que presentan una altísima resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Conductor no se opone al paso de la corriente.

Teniendo en cuenta esta variación, los materiales se han clasificados así en electricidad:

Materiales conductores: son aquellos que presentan una bajísima oposición al paso de los electrones, por ejemplo: plata, cobre, oro, aluminio, Etc.

Materiales semiconductores: son aquellos que presentan una mediana oposición al paso de la de los electrones, por ejemplo; el germanio y el Silicio.

Materiales aisladores: son aquellos que presentan una altísima oposición al paso de los electrones, por ejemplo; caucho, vidrio etc.

Los materiales conductores se caracterizan porque los átomos que los conforman poseen gran cantidad de electrones libre.

Los materiales semiconductores se caracterizan porque los átomos que los conforman poseen pocos electrones libres.

Los materiales aisladores se caracterizan porque los átomos que los conforman, puede decirse que casi no tienen electrones libres.

RESUMEN:

Hay cuatro factores que influyen sobre el valor de la resistencia eléctrica de un conductor de corriente:

P= coeficiente de resistividad.

L= longitud.

S= sección.

T= temperatura.

Estos cuatro factores influyen sobre R de la siguiente manera:

• Si aumenta L también aumenta R.

• Si aumenta S disminuye R.

• Si aumenta T también aumenta R.

• Si aumenta P también aumenta R.

Relación Matemática:

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