Resistencia Eléctrica: ¿Qué es?

Electrical4u

Campo: Electricidad Básica

China

¿Qué es la resistencia eléctrica?

La resistencia (también conocida como resistencia ohmica o resistencia eléctrica) es una medida de la oposición al flujo de corriente en un circuito eléctrico. La resistencia se mide en ohms, simbolizada por la letra griega omega (Ω).

Cuanto mayor sea la resistencia, mayor será la barrera contra el flujo de corriente.

Cuando se aplica una diferencia de potencial a un conductor, comienza a fluir la corriente, o los electrones libres comienzan a moverse. Mientras se mueven, los electrones libres chocan con los átomos y moléculas del conductor.

Debido a las colisiones u obstrucciones, la velocidad de flujo de los electrones o la corriente eléctrica se restringe. Por lo tanto, podemos decir que hay cierta oposición al flujo de electrones o corriente. Así, esta oposición ofrecida por una sustancia al flujo de corriente eléctrica se llama resistencia.

Se ha encontrado que la resistencia de un material conductor es—

proporcional directamente a la longitud del material
inversamente proporcional al área de sección transversal del material
depende de la naturaleza del material
Depende de la temperatura

Matemáticamente, la resistencia de un material conductor puede expresarse como,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Donde R = resistencia del conductor

$l$ = longitud del conductor

a = sección transversal del conductor

$\rho$ = constante de proporcionalidad del material conocida como resistencia específica o resistividad del material

Definición de 1 Ohm de Resistencia

Si un potencial de 1 voltio se aplica a través de dos terminales de un conductor y si una corriente de 1 amperio fluye a través de él, la resistencia de ese conductor se dice que es de un ohmio.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \end{align*}$

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

¿En qué unidades se mide la resistencia eléctrica?

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

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

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

Por lo tanto, la resistencia también se mide en voltios por amperio.

Los resistores se fabrican y especifican en un amplio rango de valores. La unidad ohm se utiliza normalmente para valores de resistencia moderados, pero los valores de resistencia muy grandes y pequeños pueden expresarse en miliohmios, kiloohmios, megaohmios, etc.

Por lo tanto, las unidades derivadas de los resistores se crean según sus valores, como se muestra en la tabla a continuación.

Unit Name	Abbreviation	Values in Ohm $(\Omega)$
Milli Ohm	$m\,\,\Omega$	$10^-^3\,\,\Omega$
Micro Ohm	$\micro\,\,\Omega$	$10^-^6\,\,\Omega$
Nano Ohm	$n\,\,\Omega$	$10^-^9\,\,\Omega$
Kilo Ohm	$K\,\,\Omega$	$10^3\,\,\Omega$
Mega Ohm	$M\,\,\Omega$	$10^6\,\,\Omega$
Giga Ohm	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

Unidad derivada de los resistores

Símbolo de la resistencia eléctrica

Existen dos símbolos de circuito principales utilizados para la resistencia eléctrica.

El símbolo más común para un resistor es una línea en zig-zag que se utiliza ampliamente en Norteamérica. El otro símbolo de circuito para un resistor es un pequeño rectángulo que se utiliza ampliamente en Europa y Asia, conocido como el símbolo internacional del resistor.

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

企业微信截图_17099630627029.png 企业微信截图_17099630544755.png

Fórmula de la resistencia eléctrica

La fórmula básica para la resistencia es:

La relación entre Resistencia, Voltaje y Corriente (Ley de Ohm)
La relación entre Resistencia, Potencia y Voltaje
La relación entre Resistencia, Potencia y Corriente

Estas relaciones se resumen en la imagen a continuación.

Fórmula de la resistencia 1 (Ley de Ohm)

Según la ley de Ohm

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Por lo tanto, la resistencia es la relación entre el voltaje de suministro y la corriente.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\,\Omega \end{align*}$

Fórmula de Resistencia 2 (Potencia y Voltaje)

La potencia transferida es el producto del voltaje de suministro y la corriente eléctrica.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Ahora, si se sustituye $I = \frac{V}{R}$ en la ecuación anterior, obtenemos,

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \end{align*}$

Así, obtenemos que la resistencia es la relación entre el cuadrado del voltaje de alimentación y la potencia. Matemáticamente,

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\,\Omega \end{align*}$

Fórmula de Resistencia 3 (Potencia y Corriente)

Sabemos que, $P = V * I$

Colocamos $V = I *R$ en la ecuación anterior, obtenemos,

$\begin{align*} P = I^2 * R \end{align*}$

Así, obtenemos que la resistencia es la relación entre la potencia y el cuadrado de la corriente. Matemáticamente,

$\begin{align*} R = \frac{P}{I^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Diferencia entre la Resistencia AC y DC

Existe una diferencia entre la resistencia AC y la resistencia DC. Vamos a discutir esto brevemente.

Resistencia AC

La resistencia total (incluyendo resistencia, reactancia inductiva, y reactancia capacitiva) en los circuitos AC se llama impedancia. Por lo tanto, la resistencia AC también se llama impedancia.

Resistencia = Impedancia, es decir,

$\begin{align*} R = Z \end{align*}$

La siguiente fórmula proporciona el valor de la resistencia AC o impedancia de los circuitos AC,

$\begin{align*} R_A_C = \sqrt{R^2 + (X_L-X_C)^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Resistencia DC

La magnitud de la corriente directa es constante, es decir, no hay frecuencia en los circuitos de corriente directa; por lo tanto, la reactancia capacitiva y la reactancia inductiva en los circuitos de corriente directa son cero.

Por lo tanto, solo el valor de la resistencia del conductor o del cable entra en juego cuando se somete a un suministro de corriente directa.

Así, según la ley de Ohm, podemos calcular el valor de la resistencia de corriente directa.

$\begin{align*} R_D_C = \frac{V}{I} \,\, \Omega \end{align*}$

¿Cuál es mayor, la resistencia AC o la resistencia DC?

No existe el efecto de piel en los circuitos de corriente directa porque la frecuencia en la alimentación de corriente directa es cero. Por lo tanto, la resistencia a corriente alterna es mayor en comparación con la resistencia a corriente directa debido al efecto de piel.

$\begin{align*} R_A_C = R_D_C \end{align*}$

Por lo general, el valor de la resistencia a corriente alterna es 1.6 veces el valor de la resistencia a corriente directa.

$\begin{align*} R_A_C = 1.6 * R_D_C \end{align*}$

Resistencia Eléctrica, Calentamiento y Temperatura

Resistencia Eléctrica y Calentamiento

Cuando la corriente eléctrica (es decir, el flujo de electrones libres) pasa por un conductor, hay cierta 'fricción' entre los electrones en movimiento y las moléculas del conductor. Esta fricción se conoce como resistencia eléctrica.

Así, la energía eléctrica suministrada al conductor se convierte en calor debido a la fricción o resistencia eléctrica. Esto se conoce como el efecto de calentamiento producido por la resistencia eléctrica.

Por ejemplo, si I amperios fluyen a través de un conductor de resistencia R ohmios durante t segundos, la energía eléctrica suministrada es I2Rt julios. Esta energía se convierte en forma de calor.

Por lo tanto,

$\begin{align*} Heat \,\, produced \,\,(H) = I^2 * R * t \,\, joules \end{align*}$

$\begin{align*} = \frac{I^2 * R * t}{4.186} \,\, calories \end{align*}$

Este efecto térmico se utiliza para fabricar muchos electrodomésticos de calefacción, como un calentador eléctrico, tostadora eléctrica, hervidor eléctrico, plancha eléctrica, soldador, etc. El principio básico de estos electrodomésticos es el mismo, es decir, cuando la corriente eléctrica fluye a través de una alta resistencia (llamada elemento de calefacción), produce así el calor necesario.

Un aleación comúnmente utilizada de níquel y cromo llamada nichrome tiene una resistencia más de 50 veces mayor que el cobre.

Efecto de la Temperatura en la Resistencia Eléctrica

La resistencia de todos los materiales se ve afectada por el cambio de temperatura. El efecto del cambio de temperatura es diferente dependiendo del material.

Metales

La resistencia eléctrica de los metales puros (por ejemplo, cobre, aluminio, plata, etc.) aumenta con el aumento de la temperatura. Este incremento en la resistencia es considerable para el rango normal de temperaturas. Por lo tanto, los metales tienen un coeficiente de temperatura de resistividad positivo.coeficiente de temperatura de resistencia.

Aleaciones

La resistencia eléctrica de las aleaciones (por ejemplo, nichromo, manganina, etc.) también aumenta con el incremento de la temperatura. Este aumento en la resistencia es irregular y relativamente pequeño. Por lo tanto, las aleaciones tienen un valor bajo de coeficiente de temperatura de resistencia positivo.

Semi-Conductores, Aislantes y Electrolitos

La resistencia eléctrica de los semiconductores, aislantes y electrolitos disminuye con el aumento de la temperatura. Al aumentar la temperatura, se crean muchos electrones libres. Por lo tanto, hay una disminución en el valor de la resistencia eléctrica. Así, estos materiales tienen un coeficiente de temperatura de resistencia negativo.

Preguntas Comunes Sobre la Resistencia

Resistencia Eléctrica del Cuerpo Humano

La resistencia de la piel humana es alta, pero la resistencia interna del cuerpo es baja. Cuando el cuerpo humano está seco, su resistencia efectiva promedio es alta, y cuando está húmedo, la resistencia disminuye sustancialmente.

En condiciones secas, la resistencia efectiva ofrecida por el cuerpo humano es de 100,000 ohmios, y en condiciones húmedas o con la piel dañada, la resistencia se reduce a 1000 ohmios.

Si la energía eléctrica de alto voltaje entra en la piel humana, entonces rápidamente rompe la piel humana, y la resistencia ofrecida por el cuerpo se reduce a 500 ohmios.

Resistencia Eléctrica del Aire

Sabemos que la resistencia eléctrica de cualquier material depende de la resistividad o la resistencia específica de ese material. La resistividad o resistencia específica del aire es de alrededor de $10^6$ a $10^1^5$ $\Omega-m$ a 200 C.

La resistencia eléctrica del aire es la medida de la capacidad del aire para resistir una corriente eléctrica. La resistencia del aire es el resultado de las colisiones entre la superficie frontal del objeto y las moléculas de aire. Los dos factores principales que afectan la cantidad de resistencia del aire son la velocidad del objeto y el área de sección transversal del objeto.

La ruptura o resistencia dieléctrica del aire es de 21.1 kV/cm (RMS) o 30 kV/cm (pico), lo que significa que el aire proporciona resistencia eléctrica hasta 21.1 kV/cm (RMS) o 30 kV/cm (pico). Si el estrés electrostático en el aire supera los 21.1 kV/cm (RMS), se produce una ruptura del aire; por lo tanto, podemos decir que la resistencia del aire se vuelve cero.

Resistencia Eléctrica del Agua

La resistencia específica o resistividad del agua es la medida de la capacidad del agua para resistir una corriente eléctrica, lo cual depende de la concentración de sales disueltas en el agua.

El agua pura tiene un valor más alto de resistencia específica o resistividad, ya que no contiene iones. Cuando las sales se disuelven en agua pura, se producen iones libres. Estos iones pueden conducir una corriente eléctrica, por lo que la resistencia disminuye.

El agua con una alta concentración de sales disueltas tendrá una baja resistencia específica o resistividad y viceversa. La tabla a continuación muestra el valor de la resistividad para diferentes tipos de agua.

Tipos de agua	Resistividad en Ohms-m $(\Omega-m)$
Agua pura	20,000,000
Agua de mar	20-25
Agua destilada	500,000
Agua de lluvia	20,000
Agua de río	200
Agua potable	2 a 200
Agua desionizada	180,000

Resistencia eléctrica del cobre

El cobre es un buen conductor, por lo que tiene un valor bajo de resistencia. La resistencia natural ofrecida por el cobre se conoce como la resistividad o resistencia específica del cobre.

El valor de la resistividad o resistencia específica del cobre es $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

¿Cómo se llama el fenómeno cuando la resistencia eléctrica es cero?

Cuando la resistencia eléctrica es cero, este fenómeno se llama superconductividad.

Según la ley de Ohm,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \end{align*}$

Si la resistencia eléctrica, es decir, R = 0, entonces,

$\begin{align*} I = \frac{V}{0} = \infty \end{align*}$

Por lo tanto, una corriente infinita fluye a través del conductor si la resistencia de ese conductor es cero; este fenómeno se conoce como superconductividad.

También podemos decir que si la resistencia eléctrica es cero, tiene conductancia infinita.

$\begin{align*} G = \frac{1}{R} = \frac{1}{0} = \infty \end{align*}$

¿Cómo afecta la resistividad a la resistencia?

Como sabemos, la resistencia de un material conductor se puede expresar como,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Donde R = resistencia del conductor

$l$ = longitud del conductor

a = sección transversal del conductor

$\rho$ = constante de proporcionalidad del material conocida como resistividad o resistencia específica del material

Ahora, si $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ entonces

$\begin{align*} R = \rho \end{align*}$

Por lo tanto, la resistencia específica o resistividad de un material es la resistencia ofrecida por la unidad de longitud y la unidad de área transversal del material.

Sabemos que cada material conductor tiene un valor diferente de resistencia específica o resistividad; por lo tanto, el valor de la resistencia depende de la longitud y el área del material conductor utilizado.

Fuente: Electrical4u

Declaración: Respetar el original, buenos artículos merecen ser compartidos, si hay infracción, por favor contacte para eliminar.