Resistencia Eléctrica: Que é e Que Fai? (Inclúense Exemplos)

Campo: Electrónica Básica

China

Que é un resistor eléctrico?

Un resistor (tamén coñecido como resistor eléctrico) defínese como un elemento eléctrico pasivo de dúas terminais que proporciona resistencia eléctrica ao flujo da corrente. A resistencia é unha medida da oposición ao flujo da corrente nun resistor. Canto maior sexa a resistencia dun resistor, maior será a barreira contra o flujo da corrente. Existen moitos tipos diferentes de resistores, como o termistor.

Nun circuito eléctrico e electrónico, a función principal dun resistor é "resistir" o flujo dos electróns, isto é, a corrente eléctrica. Por iso chámase "resistor".

Os resistores son elementos eléctricos pasivos. Isto significa que non poden entregar enerxía ao circuito, e en cambio, reciben enerxía e disipan-na na forma de calor mentres fluye corrente a través delles.

Diferentes resistores úsanse nun circuito eléctrico e electrónico para limitar o flujo de corrente ou producir caídas de tensión. Os resistores están dispoñibles en moitas valores de resistencia, desde fraccións de Ohm (Ω) ata millóns de Ohms.

Segundo a lei de Ohm, a tensión (V) a través dun resistor é directamente proporcional á corrente (I) que fluye a través del. Onde a resistencia R é a constante de proporcionalidade.

Que fai un resistor?

Nun un circuito eléctrico e electrónico, os resistores únsanse para limitar e regular o fluxo de corrente, dividir voltaxes, axustar niveis de sinal, polarizar elementos activos, etc.

Por exemplo, moitos resistores están conectados en serie para limitar a corrente que flúe a través do diodo emisor de luz (LED). Outros exemplos discútense a continuación.

Protexer contra picos de tensión

Un circuito amortecedor é onde unha combinación en serie dun resistor e un condensador están conectados en paralelo co tiristor usado para suprimir o aumento rápido da tensión a través dun tiristor. Isto coñécese como un circuito amortecedor usado para protexer o tiristor contra altas $\frac{dv}{dt}$ .

Os resistores tamén únsanse para protexer as luces LED contra picos de tensión. As luces LED son sensibles a correntes eléctricas altas, polo que se danarán se non se usa un resistor para controlar o fluxo de corrente a través do LED.

Proporcionar a tensión adecuada creando unha caída de tensión

Cada elemento nun circuito eléctrico, como unha luz ou un interruptor, require unha tensión específica. Para iso, únsanse resistores para proporcionar a tensión adecuada creando unha caída de tensión a través dos elementos.

Que é a resistencia eléctrica medida en (unidades de resistencia)?

A unidade SI para un resistor (a resistencia eléctrica mide-se en) Ohm e representa-se como Ω. A unidade ohm (Ω) recibe o nome en honor ao gran físico e matemático alemán Georg Simon Ohm.

No sistema SI, un ohm é igual a 1 volt por ampere. Así,

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

Por tanto, o resistor tamén se mide en voltios por ampere.

Os resistores fabricanse e especificanse nunha ampla gama de valores. Polo tanto, as unidades derivadas dos resistores fanse segundo os seus valores, como o milliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), o kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) e o megaohm (1 MΩ = 106 Ω), etc.

Símbolo de circuito do resistor eléctrico

Hai dous símbolos de circuito principais utilizados para resistores eléctricos. O símbolo máis común para un resistor é unha liña zig-zag que se usa amplamente en América do Norte.

O outro símbolo de circuito para un resistor é un pequeno rectángulo que se usa amplamente en Europa e Asia, e este denomínase o símbolo internacional do resistor.

O símbolo de circuito para resistores como se mostra na imaxe abaixo.

Captura de pantalla de WeCom_1710134355893.png — Símbolo do resistor

Captura de pantalla de WeCom_1710134362141.png — Símbolo do resistor

Resistores en serie e paralelo

Fórmula dos resistores en serie

O circuito a seguir mostra un número de resistores n conectados en serie.

Se dous ou máis resistores están conectados en serie, entón a resistencia equivalente dos resistores conectados en serie é igual á suma das súas resistencias individuais.

Matematicamente, isto exprésase como

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

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

Nunha conexión en serie a corrente que circula por cada resistencia individual permanece constante (é dicir, a corrente que pasa por cada resistencia é a mesma).

Exemplo

Como se mostra no circuito a seguir, tres resistencias, 5 Ω, 10 Ω e 15 Ω, están conectadas en serie. Calcula a resistencia equivalente das resistencias conectadas en serie.

Solución:

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

Segundo a 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, obtemos a resistencia equivalente dos resistores conectados en serie é de 30 Ω.

(obsérvese que o diagrama de circuito anterior indica 25 Ω. Isto é un erro tipográfico, a resposta correcta é 30 Ω)

Fórmula de Resistencias en Paralelo

O circuito a continuación mostra un número n de resistores conectados en paralelo.

Se dous ou máis resistores están conectados en paralelo, entón a resistencia equivalente das resistencias conectadas en paralelo é igual ao recíproco da suma dos recíprocos das resistencias individuais.

Matematicamente, isto exprésase como

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

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

Nunha conexión en paralelo a tensión que circula por cada resistor individual permanece constante (é dicir a tensión por cada resistor é a mesma).

Circuitos de resistores (exemplos de aplicacións)

Resistor limitador de corrente para LED

Limitar a corrente é moi importante nun LED. Se demasiada corrente circula por un LED, este será danado. Polo tanto, utiliza-se un resistor limitador de corrente para limitar ou reducir a corrente que entra no LED.

Os resistores limitadores de corrente están conectados en serie cun LED para limitar a corrente que circula polo LED a un valor seguro. Por exemplo, como se mostra na imaxe de abaixo, o resistor limitador de corrente está conectado en serie co LED.

Circuito de resistor limitador de corrente para LED

Calcular o valor necesario do resistor limitador de corrente

Ao calcular o valor dun resistor limitador de corrente, necesitamos coñecer tres especificacións ou valores característicos do LED:

Voltaxe directa do LED (da ficha técnica)
Corrente máxima directa do LED (da ficha técnica)
VS = voltaxe de alimentación

A voltaxe directa é a voltaxe necesaria para facer que un LED s'encienda, e xeralmente está entre 1.7 V e 3.4 V, dependendo da cor das luces do LED. A corrente máxima directa é a corrente continua que circula polo LED, e xeralmente está arredor dos 20 mA para LEDs básicos.

Agora, podemos calcular o valor necesario do resistor limitador de corrente usando a seguinte ecuación,

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

Onde, $V_S$ = tensión de alimentación

$V_F$ = tensión directa

$I_F$ = corrente máxima directa

Vexamos un exemplo de cálculo do valor necesario do resistor limitador de corrente usando a fórmula anterior.

Resistores Pull-up

Os resistores pull-up son utilizados en circuitos lóxicos electrónicos para asegurar un estado coñecido para unha sinal.

En outras palabras, os resistores pull-up son utilizados para asegurar que un cable está levado a un nivel lóxico alto cando non hai condición de entrada. Un resistor pull-down funciona de forma similar aos resistores pull-up, excepto que levam un cable a un nivel lóxico baixo.

Os CI modernos, microcontroladores e portas lóxicas dixitais teñen moitas entradas e salidas, e estas entradas e salidas deben estar correctamente configuradas. Polo tanto, utilizanse resistencias de subida para asegurar que a entrada do microcontrolador ou da porta lóxica dixital estea correctamente polarizada a un estado coñecido.

As resistencias de subida úsanse en combinación con transistores, interruptores, botóns, etc., que interrompen a conexión física dos componentes seguintes co terra ou VCC. Por exemplo, o circuito da resistencia de subida móstrase na imaxe a seguir.

企业微信截图_17101346272890.png — Circuito de Resistencia de Subida

企业微信截图_17101346341956.png — Circuito de Resistencia de Subida

Como se mostra, cando o interruptor está pechado, a tensión de entrada (Vin) no microcontrolador ou na porta vai ao terra, e cando o interruptor está aberto, a tensión de entrada (Vin) no microcontrolador ou na porta é elevada ao nivel da tensión de entrada (Vin).

Polo tanto, a resistencia de subida pode polarizar a entrada do microcontrolador ou da porta cando o interruptor está aberto. Sen unha resistencia de subida, as entradas no microcontrolador ou na porta estarián flotantes, é dicir, nun estado de alta impedancia.

Un valor típico da resistencia de subida é 4.7 kΩ, pero pode variar dependendo da aplicación.

Caida de Tensión a Través dunha Resistencia

A caída de tensión a través dunha resistencia non é máis que o valor da tensión a través da resistencia. A caída de tensión tamén é coñecida como caída IR.

Como sabemos, unha resistencia é un elemento eléctrico pasivo que ofrece resistencia ó flujo de corrente. Así, segundo a lei de Ohm, creará unha caída de tensión cando a corrente pasa a través dunha resistencia.

Matemáticamente, a caída de tensión a través dun resistor pode expresarse como,

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

Signo para as caídas de tensión (Voltage Drops)

Para determinar o signo das caídas de tensión a través dun resistor, é moi importante a dirección da corrente.

Considera un resistor de resistencia R no que a corrente (I) fluye dende o punto A ao punto B, como se mostra na imaxe abaixo.

Por tanto, o punto A está a un potencial máis alto que o punto B. Se viaxamos dende A a B, V = I R negativo, isto é, -I R (é dicir, diminución do potencial). De forma semellante, se viaxamos dende o punto B ao punto A, V = I R positivo, isto é, +I R (é dicir, aumento do potencial).

polo que está claro que o signo da caída de tensión a través dun resistor depende da dirección da corrente a través desese resistor.

Códigos de cores dos resistores

Os códigos de cores dos resistores usanse para identificar o valor resistivo ou de resistencia e a tolerancia porcentual de calquera resistor. Os códigos de cores dos resistores utilizan bandas de cores para identificalo.

Como se mostra na figura abaixo, hai catro bandas de cores impresas no resistor. Desteas tres bandas están impresas lado a lado, e a cuarta banda está impresa lixeiramente afastada da terceira banda.

4 band resistor color code — Código de cores de 4 bandas do resistor

As dúas bandas máis á esquerda indican as cifras significativas, a terceira banda indica o multiplicador decimal e a cuarta banda indica a tolerancia.

5 band resistor code — Código de cores de resistores de 5 bandas

A táboa a continuación mostra as cifras significativas, o multiplicador decimal e a tolerancia para diferentes codificacións de cores de resistores.

Puntos clave:

A banda dourada e prateada está sempre colocada á dereita.
O valor do resistor lése sempre da esquerda á dereita.
Se non hai banda de tolerancia, atópase o lado cunha banda preto dun terminal e fíxase que sexa a primeira banda.

Exemplo (Como calcular o valor do resistor?)

Como se mostra na imaxe a seguir, un resistor codificado por cores de carbono ten a primeira anilla de cor verde, a segunda de azul, a terceira de vermello e a cuarta de cor dourada. Atópanse as especificacións do resistor.

Solución:

Segundo a táboa de codificación de cores de resistores,

Verde	Azul	Vermello	Dourado
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

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

Así, o valor da resistencia é $5600\,\,\Omega$ con ${\pm 5}{\%}$ de tolerancia.

Por tanto, o valor da resistencia está entre

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

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

Por tanto, o valor da resistencia está entre $5880\,\,\Omega$ e $5320\,\,\Omega$ .

Codificación de caracteres ou letras (código RKM)

A veces, os resistores poden ser tan pequenos que a codificación por cores é difícil de aplicar. Neses casos, úsase unha codificación de caracteres ou letras para as especificacións dos resistores. Tamén se chama código RKM.

Os caracteres usados para a codificación dos resistores son R, K e M. Cando hai un carácter entre dous números decimais, actúa como un punto decimal. Por exemplo, o carácter R indica ohms, K indica kiloohms, e M indica megaohms. Vexamos exemplos disto.

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

Exemplo – Código de letra ou dígito

A tolerancia indica como

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

Exemplo – Resistencia con código de letras:

Tipos de resistores

Existen varios tipos de resistores, cada un con as súas propiedades únicas e casos de uso específicos.

Hai dous tipos básicos de resistores dispoñibles: resistores fixos e resistores variables. Ambos os tipos están listados a continuación.

Resistores fixos

Os resistores fixos son o tipo de resistor máis amplamente utilizado. Son amplamente utilizados en circuitos electrónicos para axustar e regular as condicións adecuadas nun circuito. Os tipos de resistores fixos están listados a continuación.

Resistores de composición de carbono (resistores de carbono)
Resistores de pila de carbono
Resistores de película de carbono
Termístores (resistores térmicos)
Resistores de bobina de fío
Resistores de montaxe en superficie
Resistores de película metálica
Resistores de película de óxido metálico
Resistores de película espesa
Resistores de película fina
Resistores de lámina
Resistores de carbón impreso
Resistores de deriva do amperímetro (resistores de detección de corrente)
Resistores de grella

Resistores variables

Os resistores variables consisten nun ou máis elementos de resistores fixos e un cursor. Estes dan tres conexións ao elemento; dúas están conectadas ao elemento de resistor fixo, e a terceira é o cursor. Movendo o cursor a diferentes terminais, podemos variar o valor da resistencia.

Os tipos de resistores variables están listados a continuación.

Resistores axustábeis
Potenciómetros
Resistores variables (reóstato)
Caixa de década de resistencia (caixa de substitución de resistores)
Varistores (resistor non linear)
Resistor dependente da luz (LDR) ou fotoresistor
Trimers

Outros tipos especiais de resistores inclúen:

Resistor de auga (reóstato de auga, reóstato líquido)
Resistor de lastro
Resistor de composto moldado fenólico
Resistores cermet
Resistores de tántalo

Tamaños de resistores (valores máis comúns de resistores)

Os tamaños dos resistores están organizados en diferentes series de valores estándar de resistores. En 1952, a Comisión Electrotécnica Internacional decidiu determinar os valores estándar de resistencia e tolerancia para aumentar a compatibilidade entre os componentes e facilitar a fabricación de resistores.

Estes valores estándar coñécese como as series E das valoracións preferidas do IEC 60063. Estas series E clasifícanse como E12, E24, E48, E96 e E192 con 12, 24, 48, 96 e 192 valores diferentes dentro de cada década.

Os valores máis comúns de resistores están listados a continuación. Son os valores estándar de resistores E3, E6, E12 e E24.

Serie E3 de resistores estándar:

A serie E3 de resistores son os valores máis comúns utilizados na industria electrónica.

1.0

2.2

4.7

Serie de resistores E6 estándar:

A serie de resistores E3 tamén é moi comúnmente utilizada e ofrece unha ampla gama de valores de resistores comúns.

1.0	1.5	2.2
3.3	4.7	6.8

Serie de resistencias 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 resistencias 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

A tolerancia dos resistores xeralmente está especificada en ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , e ${\pm 1}{\%}$ .

De que están feitos os resistores?

Dependendo da aplicación, hai varias materias usadas para fabricar resistores.

Os resistores están feitos de carón ou cobre, dificultando a corrente eléctrica a través do circuito.
O tipo máis común e xeral de resistor é o resistor de carón, mellor adaptado a circuitos electrónicos de baixa potencia.
As liga manganina e constantan son usadas para fabricar resistores de fío enrollado, xa que teñen alta resistividade e baixo coeficiente de temperatura de resistencia.
A folha e o fío de mangânin úsanse para fabricar resistencias como amperímetros de desvío, xa que o mangânin ten case cero coeficiente de temperatura de resistencia.
A liga de níquel-cobre-mangán utilízase para fabricar resistencias estándar; resistencias de fío enroscado, resistencias de fío enroscado de precisión, etc. Esta liga ten unha composición: Níquel = 4%; Cobre = 84%; Mangán = 12%.

Que uso común teñen as resistencias (aplicacións das resistencias)

Algúnsas aplicacións das resistencias inclúen:

As resistencias úsanse en amplificadores, osciladores, multímetros dixitais, moduladores, demoduladores, transmisores, etc.
Fotorresistencias úsanse en alarmas antirrobo, detectores de llamas, dispositivos fotográficos, etc.
As resistencias de fío enroscado úsanse en paralelo con amperímetros onde se require alta sensibilidade, control equilibrado da corrente e medida precisa.