Resistencia Eléctrica: ¿Qué es y Qué Hace? (Incluye Ejemplos)

Campo: Electricidad Básica

China

¿Qué es un resistor eléctrico?

Un resistor (también conocido como resistor eléctrico) se define como un elemento pasivo eléctrico de dos terminales que proporciona resistencia eléctrica al flujo de corriente. La resistencia es una medida de la oposición al flujo de corriente en un resistor. Cuanto mayor sea la resistencia de un resistor, mayor será la barrera contra el flujo de corriente. Existen muchos diferentes tipos de resistores, como el termistor.

En un circuito eléctrico y electrónico, la función principal de un resistor es "resistir" el flujo de electrones, es decir, corriente eléctrica. Por eso se le llama "resistor".

Los resistores son elementos eléctricos pasivos. Esto significa que no pueden entregar energía al circuito, sino que reciben energía y la disipan en forma de calor mientras fluye una corriente a través de ellos.

Diferentes resistores se utilizan en un circuito eléctrico y electrónico para limitar el flujo de corriente o producir caídas de tensión. Los resistores están disponibles en muchos valores de resistencia diferentes, desde fracciones de Ohm (Ω) hasta millones de Ohms.

Según la ley de Ohm, el voltaje (V) a través de un resistor es directamente proporcional a la corriente (I) que fluye a través de él. Donde la resistencia R es la constante de proporcionalidad.

¿Qué hace un resistor?

En un circuito eléctrico y electrónico, las resistencias se utilizan para limitar y regular el flujo de corriente, dividir voltajes, ajustar niveles de señal, polarizar elementos activos, etc.

Por ejemplo, muchas resistencias conectadas en serie se utilizan para limitar la corriente que fluye a través del diodo emisor de luz (LED). Otros ejemplos se discuten a continuación.

Proteger contra picos de voltaje

Un circuito amortiguador es donde una combinación en serie de una resistencia y un condensador están conectados en paralelo con el tiristor utilizado para suprimir el rápido aumento de voltaje a través de un tiristor. Esto se conoce como un circuito amortiguador utilizado para proteger el tiristor contra altas $\frac{dv}{dt}$ .

Las resistencias también se utilizan para proteger las luces LED contra picos de voltaje. Las luces LED son sensibles a corrientes eléctricas altas, y por lo tanto, se dañarán si no se utiliza una resistencia para controlar el flujo de corriente eléctrica a través del LED.

Proporcionar el voltaje adecuado creando una caída de voltaje

Cada elemento en un circuito eléctrico, como una luz o un interruptor, requiere un voltaje específico. Para ello, se utilizan resistencias para proporcionar el voltaje adecuado creando una caída de voltaje a través de los elementos.

¿En qué se mide la resistencia eléctrica (unidades de resistencia)?

La unidad SI para un resistor (la resistencia eléctrica se mide en) Ohm y se representa como Ω. La unidad ohm (Ω) lleva el nombre del gran físico y matemático alemán Georg Simon Ohm.

En el sistema SI, un ohm es igual a 1 voltio por amperio. Por lo tanto,

$\begin{align*} 1\,\,Ohm = 1 \frac{Volt}{Ampere} \end{align*}$

Por lo tanto, el resistor también se mide en voltios por amperio.

Los resistores se fabrican y especifican en una amplia gama de valores. Por lo tanto, las unidades derivadas de los resistores se hacen según sus valores, como miliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) y megaohm (1 MΩ = 106 Ω), etc.

Símbolo de circuito de resistor eléctrico

Existen dos símbolos de circuito principales utilizados para resistores eléctricos. El símbolo más común para un resistor es una línea en zigzag que se utiliza ampliamente en Norteamérica.

El otro símbolo de circuito para un resistor es un pequeño rectángulo ampliamente utilizado en Europa y Asia, y este se denomina símbolo internacional de resistor.

El símbolo de circuito para resistores se muestra en la imagen a continuación.

Captura de pantalla de WeChat Work_1710134355893.png — Símbolo de resistencia

Captura de pantalla de WeChat Work_1710134362141.png — Símbolo de resistencia

Resistencias en serie y paralelo

Fórmula de resistencias en serie

El circuito a continuación muestra un número de resistencias n conectadas en serie.

Si dos o más resistencias están conectadas en serie, entonces la resistencia equivalente de las resistencias en serie es igual a la suma de sus resistencias individuales.

Matemáticamente, esto se expresa como

$\begin{align*} R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} R_n \end{align*}$

En una conexión en serie, la corriente que fluye a través de cada resistor individual permanece constante (es decir, la corriente a través de cada resistor es la misma).

Ejemplo

Como se muestra en el circuito a continuación, tres resistores, 5 Ω, 10 Ω y 15 Ω, están conectados en serie. Encuentre la resistencia equivalente de los resistores conectados en serie.

Solución:

Datos proporcionados: $R_1 = 5 \,\,\Omega, R_2 = 10 \,\,\Omega$ y $\,\,R_3 = 15 \,\,\Omega$

De acuerdo con la fórmula,

$\begin{align*} \begin{split} & R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \\ & = 5 + 10 + 15 \\ & R_e_q_.= 30\,\,\Omega \end{split} \end{align*}$

Así, obtenemos que la resistencia equivalente de los resistores conectados en serie es 30 Ω.

(nota que el diagrama del circuito anterior dice 25 Ω. Esto es un error tipográfico, la respuesta correcta es 30 Ω)

Fórmula de Resistencias en Paralelo

El circuito a continuación muestra un número de resistores n conectados en paralelo.

Si dos o más resistores están conectados en paralelo, entonces la resistencia equivalente de los resistores conectados en paralelo es igual al recíproco de la suma de los recíprocos de las resistencias individuales.

Matemáticamente, esto se expresa como

$\begin{align*} \frac{1}{R_e_q_.} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ........ + \frac{1}{R_n} \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_n} \end{align*}$

En una conexión en paralelo, el voltaje que fluye a través de cada resistor individual permanece constante (es decir, el voltaje a través de cada resistor es el mismo).

Circuitos de Resistores (Aplicaciones Ejemplo)

Resistor Limitador de Corriente para LED

Limitar la corriente es muy importante en un LED. Si demasiada corriente fluye a través de un LED, este se dañará. Por lo tanto, se utiliza un resistor limitador de corriente para limitar o reducir la corriente que entra en un LED.

Los resistores limitadores de corriente se conectan en serie con un LED para limitar la corriente que fluye a través del LED a un valor seguro. Por ejemplo, como se muestra en la imagen a continuación, el resistor limitador de corriente está conectado en serie con el LED.

Circuito de Resistor Limitador de Corriente para LED

Calcular el Valor Necesario del Resistor Limitador de Corriente

Al calcular el valor de un resistor limitador de corriente, necesitamos conocer tres especificaciones o valores característicos del LED:

Voltaje directo del LED (de la hoja de datos)
Corriente máxima directa del LED (de la hoja de datos)
VS = voltaje de suministro

El voltaje directo es el voltaje necesario para encender un LED y generalmente está entre 1.7 V y 3.4 V, dependiendo del color de las luces LED. La corriente máxima directa es la corriente continua que fluye a través del LED y generalmente es alrededor de 20 mA para LEDs básicos.

Ahora, podemos calcular el valor necesario del resistor limitador de corriente utilizando la siguiente ecuación,

$\begin{align*} R = \frac{V_S - V_F}{I_F} \end{align*}$

Donde, $V_S$ = Voltaje de suministro

$V_F$ = Voltaje en polaridad directa

$I_F$ = corriente máxima en polaridad directa

Veamos un ejemplo de cálculo del valor necesario del resistor limitador de corriente utilizando la fórmula anterior.

Resistores Pull-up

Los resistores Pull-up son resistores utilizados en circuitos lógicos electrónicos para asegurar un estado conocido de una señal.

En otras palabras, los resistores Pull-up se utilizan para asegurar que un cable esté tirado a un nivel lógico alto cuando no hay condición de entrada. Un resistor Pull-down funciona de manera similar a los resistores Pull-up, excepto que tiran un cable a un nivel lógico bajo.

Los modernos circuitos integrados, microcontroladores y puertas lógicas digitales tienen muchos pines de entrada y salida, y estas entradas y salidas necesitan ser configuradas correctamente. Por lo tanto, se utilizan resistencias pull-up para asegurar que el pin de entrada del microcontrolador o de la puerta lógica digital esté polarizado a un estado conocido.

Las resistencias pull-up se utilizan en combinación con transistores, interruptores, botones, etc., que interrumpen la conexión física de los componentes subsiguientes a tierra o VCC. Por ejemplo, el circuito de resistencia pull-up se muestra en la imagen a continuación.

企业微信截图_17101346272890.png — Circuito de Resistencia Pull-up

企业微信截图_17101346341956.png — Circuito de Resistencia Pull-up

Como se muestra, cuando el interruptor está cerrado, el voltaje de entrada (Vin) en el microcontrolador o la puerta va a tierra, y cuando el interruptor está abierto, el voltaje de entrada (Vin) en el microcontrolador o la puerta es elevado al nivel del voltaje de entrada (Vin).

Por lo tanto, la resistencia pull-up puede polarizar el pin de entrada del microcontrolador o la puerta cuando el interruptor está abierto. Sin una resistencia pull-up, las entradas en el microcontrolador o la puerta estarían flotando, es decir, en un estado de alta impedancia.

Un valor típico de resistencia pull-up es 4.7 kΩ, pero puede variar dependiendo de la aplicación.

Caida de Tensión a Través de una Resistencia

La caída de tensión a través de una resistencia no es más que simplemente el valor de la tensión a través de la resistencia. La caída de tensión también se conoce como caída IR.

Como sabemos, una resistencia es un elemento eléctrico pasivo que proporciona resistencia eléctrica al flujo de corriente. Así, según la ley de Ohm, creará una caída de tensión cuando la corriente pasa a través de una resistencia.

Matemáticamente, la caída de tensión a través de un resistor se puede expresar como,

$\begin{align*} V (Voltage \,\, Drop) = I * R \end{align*}$

Signo para las Caídas de Tensión (IR)

Para determinar el signo de las caídas de tensión a través de un resistor, es muy importante la dirección de la corriente.

Consideremos un resistor de resistencia R en el que la corriente (I) fluye desde el punto A hasta el punto B, como se muestra en la imagen a continuación.

Por lo tanto, el punto A está a un potencial más alto que el punto B. Si viajamos de A a B, V = I R negativo, es decir, -I R (es decir, caída de potencial). De manera similar, si viajamos del punto B al punto A, V = I R positivo, es decir, +I R (es decir, aumento de potencial).

Por lo tanto, queda claro que el signo de la caída de tensión a través de un resistor depende de la dirección de la corriente a través de ese resistor.

Códigos de Color de Resistores

Los Códigos de Color de Resistores se utilizan para identificar el valor de resistencia y el porcentaje de tolerancia de cualquier resistor. Los códigos de color de los resistores utilizan bandas de colores para identificarlos.

Como se muestra en la figura a continuación, hay cuatro bandas de color impresas en el resistor. Tres de las bandas están impresas una al lado de la otra, y la cuarta banda está impresa ligeramente alejada de la tercera banda.

4 band resistor color code — Código de Color de Resistor de 4 Bandas

Las dos primeras bandas desde el lado izquierdo indican las cifras significativas, la tercera banda indica el multiplicador decimal y la cuarta banda indica la tolerancia.

5 band resistor code — Código de colores de resistencias de 5 bandas

La tabla a continuación muestra las cifras significativas, el multiplicador decimal y la tolerancia para diferentes codificaciones de colores de resistencias.

Puntos clave:

La banda dorada y plateada siempre se coloca a la derecha.
El valor de la resistencia siempre se lee de izquierda a derecha.
Si no hay una banda de tolerancia, encuentre el lado con una banda cerca de un terminal y hágala la primera banda.

Ejemplo (¿Cómo calcular el valor de la resistencia?)

Como se muestra en la imagen a continuación, una resistencia codificada por colores de carbón tiene el primer anillo de color verde, el segundo de color azul, el tercero de color rojo y el cuarto de color dorado. Encuentra las especificaciones de la resistencia.

Solución:

Según la tabla de codificación de colores de resistencias,

Verde	Azul	Rojo	Dorado
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

$\begin{align} R = 56 10^2 \Omega \SI{\pm 5}{\%} \,\, \end{align*}$

Por lo tanto, el valor de la resistencia es $5600\,\,\Omega$ con una tolerancia de ${\pm 5}{\%}$ .

Por lo tanto, el valor de la resistencia está entre

$5600 + 5 \% = 5600 + 280 = 5880 \,\,\Omega$

$5600 - 5 \% = 5600 - 280 = 5320 \,\,\Omega$

Por lo tanto, el valor de la resistencia está entre $5880\,\,\Omega$ y $5320\,\,\Omega$ .

Código de caracteres o letras (código RKM)

A veces, los resistores pueden ser tan pequeños que la codificación por colores es difícil de aplicar. En tales casos, se utiliza una codificación de caracteres o letras para las especificaciones de los resistores. También se conoce como código RKM.

Los caracteres utilizados para codificar resistores son R, K y M. Cuando hay un carácter entre dos números decimales, actúa como un punto decimal. Por ejemplo, el carácter R indica Ohms, K indica Kilo ohms, y M indica Mega ohms. Veamos ejemplos de esto.

Resistencia	Código de Letra
0,3 Ω	R3
0,47 Ω	R47
1 Ω	1R0
1 KΩ	1K
4,7 KΩ	4K7
22,3 MΩ	22M3
9,7 MΩ	9M7
2 MΩ	2M

Ejemplo – Código de Letra o Dígito

La tolerancia se indica como

Carácter	Tolerancia
F	${\pm 1}{\%}$
G	${\pm 2}{\%}$
J	${\pm 5}{\%}$
K	${\pm 10}{\%}$
M	${\pm 20}{\%}$

Ejemplo – Resistencia con código de letras:

Tipos de resistencias

Existen diversos tipos de resistencias, cada uno con sus propias características y casos de uso específicos.

Existen dos tipos básicos de resistencias disponibles: resistencias fijas y resistencias variables. Ambos tipos se enumeran a continuación.

Resistencias fijas

Las resistencias fijas son el tipo de resistencia más ampliamente utilizado. Se utilizan ampliamente en circuitos electrónicos para ajustar y regular las condiciones adecuadas en un circuito. Los tipos de resistencias fijas se enumeran a continuación.

Resistencias de composición de carbón (resistencias de carbón)
Resistencias de pila de carbón
Resistencias de película de carbón
Termistor (resistencia térmica)
Resistencias de bobina de alambre
Resistencias de montaje superficial
Resistencias de película metálica
Resistencias de película de óxido metálico
Resistencias de película gruesa
Resistencias de película fina
Resistencias de lámina
Resistencias de carbón impreso
Resistencias de derivación de amperímetro (resistencias de detección de corriente)
Resistencias de rejilla

Resistencias variables

Las resistencias variables consisten en uno o más elementos de resistencia fija y un cursor. Estas proporcionan tres conexiones al elemento; dos están conectadas al elemento de resistencia fija, y la tercera es el cursor. Al mover el cursor a diferentes terminales, podemos variar el valor de la resistencia.

Los tipos de resistencias variables se enumeran a continuación.

Resistencias Ajustables
Potenciómetros
Resistencias Variables (Reóstato)
Caja de Décadas de Resistencia (Caja de Sustitución de Resistencias)
Varistores (Resistencia No Lineal)
Resistencia Dependiente de la Luz (LDR) o Fotoresistor
Trimers

Otras variedades especiales de resistencias incluyen:

Resistencia de Agua (Reóstato de Agua, Reóstato Líquido)
Resistencia Balasto
Resistencia de Compuesto Moldeado Fenólico
Resistencias Cermet
Resistencias de Tántalo

Tamaños de Resistencias (Valores de Resistencias más Comunes)

Los tamaños de las resistencias se organizan en una serie de valores estándar de resistencias. En 1952, la Comisión Electrotécnica Internacional decidió determinar los valores estándar de resistencia y tolerancia para aumentar la compatibilidad entre componentes y facilitar la fabricación de resistencias.

Estos valores estándar se conocen como la serie E de los valores preferidos del IEC 60063. Estas series E se clasifican como E12, E24, E48, E96 y E192, con 12, 24, 48, 96 y 192 valores diferentes dentro de cada década.

A continuación se enumeran los valores de resistencia más comunes. Son los valores estándar de resistencia E3, E6, E12 y E24.

Serie de resistencias E3:

La serie de resistencias E3 son los valores de resistencia más comunes utilizados en la industria electrónica.

1.0

2.2

4.7

Serie de resistores estándar E6:

La serie de resistores E3 también se utiliza muy comúnmente y proporciona una amplia gama de valores de resistencia comunes.

1.0	1.5	2.2
3.3	4.7	6.8

Serie de resistores estándar E12:

1,0	1,2	1,5
1,8	2,2	2,7
3,3	3,9	4,7
5,6	6,8	8,2

Serie de resistores estándar E24:

1.0	1.1	1.2
1.3	1.5	1.6
1.8	2.0	2.2
2.4	2.7	3.0
3.3	3.6	3.9
4.3	4.7	5.1
5.6	6.2	6.8
7.5	8.2	9.1

La tolerancia de los resistores generalmente se especifica en ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , y ${\pm 1}{\%}$ .

¿De qué está hecho un resistor?

Dependiendo de la aplicación, hay una variedad de materiales utilizados para hacer resistores.

Los resistores están hechos de carbón o cobre, lo que dificulta el flujo de corriente eléctrica a través de un circuito.
El tipo más común y de uso general es el resistor de carbón, que es el más adecuado para circuitos electrónicos de baja potencia.
Las aleaciones de manganesina y constantán se utilizan para fabricar resistores de alambre enrollado estándar, ya que tienen alta resistividad y un coeficiente de temperatura de resistencia bajo.
La lámina y el hilo de manganesina se utilizan para fabricar resistencias como amperímetros de derivación, ya que la manganesina tiene casi cero coeficiente de temperatura de resistencia.
La aleación de níquel-cobre-manganeso se utiliza para fabricar resistencias estándar; resistencias de hilo enrollado, resistencias de hilo enrollado de precisión, etc. Esta aleación tiene una composición: Níquel = 4%; Cobre = 84%; Manganeso = 12%.

¿Cuáles son los usos comunes de las resistencias (aplicaciones de las resistencias)

Algunas de las aplicaciones de las resistencias incluyen:

Las resistencias se utilizan en amplificadores, osciladores, multímetro digital, moduladores, desmoduladores, transmisores, etc.
Fotorresistencias se utilizan en alarmas antirrobo, detectores de llamas, dispositivos fotográficos, etc.
Las resistencias de hilo enrollado se utilizan en derivación con amperímetros donde se requiere alta sensibilidad, control de corriente equilibrado y medición precisa.

Fuente: Electrical4u.

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