Calderos

Resistencia

A 3

Objetivos

• Familiarizarse con los parámetros que determinan la resistencia de un elemento y ser capaz de calcular la resistencia a partir de las características del material y de las dimensiones dadas. • Entender los efectos de la temperatura en la resistencia de un material, y cómo calcular su cambio con la temperatura. • Desarrollar cierta comprensión acerca de lossuperconductores y cómo pueden afectar el desarrollo futuro en la industria. • Familiarizarse con la amplia variedad de resistores comercialmente disponibles en la actualidad y cómo leer su valor a partir del código de colores o etiquetas. • Enterarse de una variedad de elementos como termistores, celdas fotoconductoras y resistores, y cómo se controla su resistencia.

A3.1 INTRODUCCIÓN
En elanexo anterior vimos que si establecemos un voltaje a través de un alambre o un circuito sencillo se crea un flujo de carga, o corriente eléctrica, a través del cable o del circuito. Sin embargo, la pregunta permanece: ¿qué determina el nivel de la corriente resultante cuando se aplica un voltaje particular? ¿Por qué la corriente eléctrica es más intensa en algunos circuitos que en otros? Lasrespuestas radican en el hecho de que hay una oposición al flujo de carga en el sistema que depende de los componentes del circuito. Esta oposición al flujo de carga a través de un circuito eléctrico, llamada resistencia eléctrica, se mide en ohms y se le aplica la letra griega omega ( ) como símbolo. En la figura A3.1 se muestra el símbolo gráfico para la resistencia, el cual se parece al filo de cortede una sierra.

R

FIG. A3.1 Símbolo y notación de la resistencia.

Esta oposición, debida principalmente a las colisiones y fricción entre los electrones libres y a la presencia de otros electrones, iones y átomos en la trayectoria del movimiento, convierte en calor la energía eléctrica suministrada, el cual a su vez eleva la temperatura del componente eléctrico y del medio circundante. Elcalor que emite un calentador eléctrico y que se percibe, es simplemente el resultado del paso de la corriente eléctrica a través de un material de alta resistencia. Cada material con su estructura atómica única reacciona de forma diferente a las presiones para establecer una corriente eléctrica a través de su núcleo. Los conductores que permiten un flujo generoso de carga eléctrica con pocapresión externa tienen bajos niveles de resistencia, en tanto que los aislantes tienen características de alta resistencia.

R G

R

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

RESISTENCIA

G

A3.2 RESISTENCIA: ALAMBRES CIRCULARES
La resistencia de cualquier material se debe en principio a cuatro factores: 1. 2. 3. 4. Material Longitud Área de sección transversal Temperatura del material

Mater

l ial (r)

Como seseñaló en la sección A3.1, la estructura atómica determina la facilidad con que un electrón libre pasará a través de un material. Cuanto más larga sea la trayectoria por la cual deba pasar el electrón, mayor será el factor de resistencia. Los electrones libres pasan más fácilmente a través de conductores con secciones transversales grandes. Además, a mayor elevación de la temperatura de losmateriales conductivos, mayores serán la vibración y movimientos internos de los componentes que conforman la estructura atómica del alambre y, en consecuencia, será más difícil para los electrones libres encontrar una trayectoria a través del material. Los primeros tres elementos están relacionados mediante las siguientes ecuaciones básicas para la resistencia:
T ( C) A

FIG. A3.2 Factores que afectanla resistencia de un conductor.

TABLA A3.1 Resistividad (r) de varios materiales Material Plata Cobre Oro Aluminio Tungsteno Níquel Hierro Constantán Nicromo Calorita Carbón r (MC- /pies)@20 °C 9.9 10.37 14.7 17.0 33.0 47.0 74.0 295.0 600.0 720.0 21,000.0

r MC- /pie a T 20 °C l pies (A3.1) A área en mils circulares (MC) con cada componente de la ecuación definida por la figura A3.2. Un...