Fundamentos de Electricidad: Resistencia, Conductores y Circuitos

Introducción a la Electricidad y Conceptos Fundamentales

Relación entre Intensidad, Tensión y Resistencia

• La intensidad crece proporcionalmente a la tensión.
• La intensidad es inversamente proporcional a la resistencia.

Conductores y Electrones Cuasilibres

Los metales son buenos conductores de la corriente eléctrica. En los metales, los electrones no están ligados, es decir, pueden separarse fácilmente de su trayectoria, aunque tampoco pueden moverse con absoluta libertad. A esto se le denomina electrones cuasilibres.

Si aplicamos una tensión, los electrones efectúan un movimiento adicional dirigido al polo positivo; de esa manera, circula corriente eléctrica. El movimiento de los electrones en el conductor se ve dificultado por los choques con los átomos; esta propiedad se denomina resistencia eléctrica.

Factores que Influyen en la Resistencia Eléctrica

La resistencia depende de la sección del conductor, la longitud del conductor y del material.

Superconductividad

Cuando se enfrían los materiales hasta 0°K (cero Kelvin), su resistencia es nula. Esta propiedad se llama superconductividad, y los superconductores pueden soportar corrientes de gran intensidad incluso con pequeñas secciones de diámetro.

Tipos de Calentamiento

El calentamiento debido a la corriente que circula se denomina calentamiento propio, mientras que el calentamiento indirecto se debe a una influencia externa, por ejemplo, con un mechero.

Tipos Especiales de Resistencias

Resistencias dependientes de la tensión (Varistores)

Se denominan también varistores. El valor de su resistencia disminuye al aumentar la tensión. Ejemplos: eliminación de chispas contra sobretensiones, estabilización de tensiones.

Resistencias dependientes del campo magnético (Placas de campo)

Se llaman también placas de campo. Al aumentar la inducción del campo magnético, crece la resistencia. Ejemplo: Se utilizan como conmutadores sin contacto para medir campos magnéticos.

Resistencias dependientes de la luz (Fotorresistencias)

Se llaman también fotorresistencias. El valor de su resistencia decrece al aumentar la iluminación. Ejemplos: Se aplican en células fotoeléctricas y en los fotómetros.

Características y Tipos de Resistores

Características de la Resistencia

Las características clave de una resistencia incluyen: el valor nominal de la resistencia, la tolerancia de este valor, la carga permisible del componente, la temperatura máxima, el envejecimiento, el ruido, entre otros.

Carga Permisible

La carga permisible de una determinada resistencia es la máxima potencia que puede disipar sin que empeore su función. La carga permisible disminuye al aumentar la temperatura ambiente.

Resistores Fijos y Variables

Existen resistores fijos y variables. Los variables se pueden ajustar a un determinado valor resistivo con ayuda de un cursor; estos componentes se denominan potenciómetros.

Tipos de Resistencias Bobinadas

• Las resistencias bobinadas se fabrican devanando hilos resistivos que se utilizan en todas las gamas de cargas permisibles, sobre todo para grandes potencias, por ejemplo, como resistencia de arranque de motores.
• Resistencias bobinadas barnizadas o sin revestimiento: la temperatura de la superficie no debe sobrepasar los 140°C para que el barniz no se deteriore.
• Resistencias cementadas o recubiertas de material cerámico: pueden soportar mayores temperaturas en su superficie, hasta 350°C, pero no pueden emplearse en todas las aplicaciones, pues su porosidad hace que absorba la humedad.
• Resistencias bobinadas vitrificadas: pueden soportar cargas aún mayores, pues su superficie resiste temperaturas hasta 450°C, pero presentan el inconveniente de un margen de tolerancia.

Conceptos de Circuitos Eléctricos

Ley de Kirchhoff

La intensidad de la corriente total es igual a la suma de las diferentes intensidades.

Red Eléctrica

Es un circuito eléctrico ramificado en el que existen varias conexiones mixtas y, a veces, varias fuentes de tensión.

Circuito Eléctrico

Un circuito eléctrico es un arreglo que permite el flujo completo de corriente eléctrica bajo la influencia de un voltaje.

Un circuito eléctrico típicamente está compuesto por conductores y cables conectados a ciertos elementos de circuito como aparatos (que aprovechan el flujo) y resistencias (que lo regulan).

Funcionamiento de una Fuente de Tensión

Una fuente de tensión separa cargas, obteniendo de este modo una tensión. Esta tensión intenta volver a unir las cargas, pero las fuerzas de separación de cargas impiden que esto ocurra en el interior de la fuente de tensión. Sin embargo, si se conecta un foco a la fuente de tensión a través de unos conductores, las cargas pueden volver a unirse.

Definición de Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de cargas.