Fundamentos Esenciales del Circuito Eléctrico: Magnitudes, Ley de Ohm y Clasificación de Resistencias

Fundamentos del Circuito Eléctrico

En todo circuito eléctrico existen seis magnitudes fundamentales:

• Fuerza Electromotriz (E)
• Diferencia de Potencial (V)
• Intensidad de Corriente (I)
• Resistencia (R)
• Potencia (P)
• Energía Eléctrica (E)

Fuerza Electromotriz (E) y Diferencia de Potencial (V)

La Diferencia de Potencial (D.D.P.) se establece cuando dos cuerpos con distintas cargas están conectados. La energía necesaria para cargar un cuerpo es la Fuerza Electromotriz (FEM), lo que permite que el cuerpo adquiera potencia o energía.

Si se comparan dos cuerpos cargados distintos, existe entre ellos una diferencia de potencial. Si se unen, circula corriente eléctrica, tendiendo a igualar su carga. Para que siga existiendo la diferencia de potencial, esta debe ser mantenida por un generador.

Ambas magnitudes se miden en voltios (V) con un voltímetro.

Intensidad de Corriente (I)

Es la magnitud que mide la cantidad de carga eléctrica ($Q$) que pasa por un conductor en función del tiempo ($t$).

• Fórmula: $I = Q/t$
• Unidad: El amperio (A).
• Instrumento de medida: Amperímetro.

Resistencia y Ley de Ohm

Resistencia Eléctrica

La resistencia es la dificultad que presenta un material al paso de corriente eléctrica.

• Unidad: El ohmio ($\Omega$).

Resistividad

La resistividad es la resistencia específica característica de cada material.

Resistencia de un Conductor

La resistencia de un conductor depende directamente de su resistividad ($\rho$) y de su longitud ($L$), y es inversamente proporcional a su sección ($A$).

Ley de Ohm

La corriente eléctrica depende de la dificultad que oponga el conductor a su paso. La Ley de Ohm establece que, en un circuito eléctrico, la intensidad de corriente ($I$) que lo recorre es directamente proporcional a la tensión aplicada ($V$) e inversamente proporcional a la resistencia ($R$) que opone el circuito.

A mayor diferencia de potencial (D.D.P.), mayor será la corriente de electrones.

Influencia de la Temperatura en la Resistencia

Al calentarse un metal, este dificulta el paso de corriente, por lo que aumenta la resistencia del conductor.

Coeficiente de Temperatura

Es el aumento de resistencia que experimenta un conductor al aumentar su temperatura.

Potencia y Energía Eléctrica

Potencia (P)

Es la cantidad de trabajo desarrollada en la unidad de tiempo.

• Unidad: El vatio (W).
• Instrumento de medida: Vatímetro.

Energía Eléctrica (E)

Es el trabajo desarrollado en un circuito eléctrico durante un tiempo determinado.

• Fórmula: $E = P \times t$

Coste de la Energía

El coste de la energía se calcula mediante la fórmula: $C = E \times P_u$ (donde $P_u$ es el precio unitario).

Clasificación de Resistencias

Las resistencias son elementos que se usan para dificultar el paso de la corriente. Son considerados elementos pasivos del circuito. Se pueden clasificar por su fabricación, por su vatiaje o por su valor.

Resistencias Fijas

Tienen un valor fijo. Su valor se identifica mediante un código de colores o cifras. Se clasifican según su fabricación:

1. Aglomeradas.
2. De película de carbón.
3. De película metálica.

   (Estas tres son utilizadas generalmente para potencias pequeñas en circuitos electrónicos de control.)

4. Bobinadas.

   (Utilizadas para potencias mayores, como en el arranque de motores.)

Resistencias Variables

También se denominan potenciómetros o reostatos. Son resistencias que pueden obtener un valor cualquiera entre 0 y $R_{máx}$ de forma manual. Se designan por su valor máximo.

Según su construcción, se dividen en:

1. Bobinadas: Para potencias mayores.
2. De película: Para potencias menores.

Resistencias Dependientes

Son fabricadas con materiales especiales que modifican su valor según el agente externo del que dependan.

1. Dependientes de la Temperatura (Termistores)

   • PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo): Conforme aumenta la temperatura, aumenta la resistencia.
   • NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo): Conforme aumenta la temperatura, disminuye la resistencia.

2. Dependientes de la Iluminación (Luz)

   • LDR (Fotorresistencia): Cuanta menos luz incide, mayor es su resistencia.

3. Dependientes de la Tensión

   • VDR o Varistor: Si aumenta la tensión aplicada, disminuye su resistencia.