Concepto de resistencia eléctrica
Conductores, aislantes, dieléctricos
La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un material al paso de los electrones (la corriente eléctrica).
Cuando el material tiene muchos electrones libres, como es el caso de los metales, permite el paso de los electrones con facilidad y se le llama conductor. Ejemplo: cobre, aluminio, plata, oro, etc..
Si por el contrario el material tiene pocos electrones libres, éste no permitirá el paso de la corriente y se le llama aislante odieléctrico. Ejemplo: cerámica, bakelita, madera (papel), plástico, etc..
Los factores principales que determinan la resistencia eléctrica de un material son:
- tipo de material
- longitud
- sección transversal
- temperatura
- tipo de material
- longitud
- sección transversal
- temperatura
Un material puede ser aislante o conductor dependiendo de su configuración atómica, y podrá ser mejor o peor conductor oaislante dependiendo de ello.
Características físicas de un material que definen su resistencia eléctrica
Un material de mayor longitud tiene mayor resistencia eléctrica. Ver información adicional en: La resistividad
El material de mayor longitud ofrece mas resistencia al paso de la corriente que el de menor longitud
Un material con mayor sección transversal tiene menor resistencia. (Imaginarse un cable conductor cortado transversalmente). La dirección de la corriente (la flecha de la corriente) en este caso entra o sale de la página. El material demenor sección (círculo amarillo más pequeño) ofrece mayor resistencia al paso de la corriente que el de mayor sección
Los materiales que se encuentran a mayor temperatura tienen mayor resistencia. Ver Variación de la resistencia con la temperatura. La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ohmio, se representa por la letra griega omega (Ω) y se expresa con la letra "R".
Resistencia eléctrica
La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω).
El elemento circuital llamado resistencia se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.
El elemento circuital llamado resistencia se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.
Resistencia de un conductor
La resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección. Se calcula multiplicando un valor llamado coeficiente de resistividad (diferente en cada tipo de material) por la longitud del mismo y dividiéndolo por su sección (área).
ρ = Coeficiente de reistividad del material
l = Longitud del conductor
s = Sección del conductor
Además de los conductores y los aisladores encontramos otros dos tipos de elementos: los semiconductores y los superconductores. En los semiconductores el valor de la resistencia es alto o bajo dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el material, mientras que los superconductores no tienen resistencia.
ρ = Coeficiente de reistividad del material
l = Longitud del conductor
s = Sección del conductor
Además de los conductores y los aisladores encontramos otros dos tipos de elementos: los semiconductores y los superconductores. En los semiconductores el valor de la resistencia es alto o bajo dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el material, mientras que los superconductores no tienen resistencia.
Acoplamiento de resistencias
La dos formas más comunes de acoplar resistencias son en serie y en paralelo. Acopladas se puede obtener una resistencia equivalente. Además existen otras configuraciones como estrella, triángulo, puente de Wheatstone.
Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.
Para un conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente fórmula:
Donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, 
es la longitud del cable y S el área de la sección transversal del mismo.
es la longitud del cable y S el área de la sección transversal del mismo.
La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal).
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual con la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.
Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, así:1
Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.
También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a su resistencia"
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
No todos los conductores son iguales a la hora de que circulen por ellos los electrones, pues unos son mejores que otros para tal fin. Todos los conductores tienen una resistencia al paso de esos electrones, siendo mejor conductor cuanta menor resistencia tenga. A la hora de diseñar un conductor eléctrico también se tiene en cuenta su precio pues no es lo mismo fabricar un cable de platino a uno de cobre, aunque el primero sea mucho mejor conductor... ¿Os imagináis? ¡Resultaría carísimo! Nuestro país y el mundo no están ahora para tirar el dinero, ¿no creéis?
Junto con Emilio, estudiaremos la resistencia que presenta un conductor eléctrico al paso de la corriente eléctrica. Veremos que esa resistencia depende de varios factores y sobre todo de la característica atómica de cada material.
Seguidamente estudiaremos la resistencia de un circuito eléctrico, cuya importancia en el circuito es acorde al de la fuente de alimentación o pila y al del conductor, ya que sin este componente no tendríamos circuito eléctrico. Para que lo entendáis una bombilla no es más que una resistencia que al pasar la corriente eléctrica, debido a sus características de forma y construcción, provoca luz. ¿Veis lo importante que es?
Como ya sabemos, la resistencia eléctrica (R) es la oposición que todo conductor presenta al paso de la corriente eléctrica.
Ante esta definición, hemos de considerar que no todos los conductores presentan la misma resistencia al ser sometidos a una diferencia de potencial en sus extremos, dependiendo de los siguientes factores:
- Cantidad de electrones libres que tenga el conductor (cuanto mayor sea su número, menor su resistencia).
- Choques que experimentan en su desplazamiento estos portadores de carga (los electrones pueden chocar con otros electrones o con partes de átomos no fluyentes), así a mayor número de choques, menor velocidad de desplazamiento y proporcionalmente menor cantidad de corriente.
Para cuantificar estos factores, recurrimos a la siguiente relación (1):
Dónde en el sistema internacional:
o R se expresa en ohmios (Ω)
o L en metros (m)
o S en metros cuadrados (m2)
o ρ en Ωm2/m (Ωm)
o L en metros (m)
o S en metros cuadrados (m2)
o ρ en Ωm2/m (Ωm)
Veamos detenidamente el significado de estos parámetros:
- Resistividad o resistencia específica, representada por ρ. Es una constante característica de la naturaleza del conductor (despejando de la expresión (1),
, de aquí deducimos fácilmente su unidad en el S.I. indicada anteriormente). Hemos de considerar que:
- A la vista de (1), un aislante perfecto, vendría definido por un valor de ρ=∞ y un conductor perfecto ρ=0 (un superconductor).
- La siguiente tabla, muestra los valores de ρ para algunas de las sustancias más características.
MATERIALResistividad (ρ)en (Ωm) aPlata1,5·10-8Cobre1,72·10-8Aluminio2,63·10-8Hierro10·10-8Oro2,4·10-8Estaño1,15·10-7Plomo22·10-8MaderaDeVidrioDeCuarzo75·1016Silicio6,4·10-2Carbón3500·10-8- Tener presente que diversos factores como impurezas, presencia de campos magnéticos, etc. alteran el valor de la resistividad. Entre estos factores destacamos la temperatura, cuya influencia se puede aproximar por la siguiente expresión:
, donde:
- ρ es el coeficiente de variación de la resistividad con la temperatura (dado en ºC-1) y
- ρ0 el valor de la resistividad del material a 0ºC.
- Por su importancia en Electrotecnia, hemos de tener presente, que para los metales, su resistencia aumenta con la temperatura al ser α>0.
- Longitud del conductor, cuanto mayor sea esta, mayor la probabilidad de choques y por lo tanto mayor la resistencia presentada.
- Sección del conductor, que aparece como inversamente proporcional, ya que, lógicamente, a mayor sección menor número de choques y en consecuencia menor resistencia.
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