Guía 03 Medición y Análisis de Circuitos Eléctricos LEY DE OHM

Colegio Polivalente Patricio Mekis
Curso: 3°Medio Electrónica
Medición y Análisis de circuitos Eléctricos
Claudio Marchant Araya
Guía 03 Medición y Análisis de Circuitos Eléctricos
LEY DE OHM
Introducción:
El flujo de electrones libres a través de un conductor ocasiona que éstos choquen con los átomos
del conductor y pierdan energía cinética que se transforma en calor. La aplicación de un voltaje hará que
éstos vuelvan a ganar energía y velocidad, mismas que se reducirán de nuevo como consecuencias de
choques posteriores. Este aumento y disminución de velocidad ocurre continuamente debido a que los
electrones libres se mueven entre los átomos del conductor.
Resistencia es la propiedad de los materiales de oponerse o resistir al movimiento de electrones, lo
cual hace necesario la aplicación de un voltaje para producir un flujo de corriente. La unidad de resistencia
en el SI es el ohm y se simboliza con la letra griega omega mayúscula Ω. El símbolo de resistencia es R.
En conductores metálicos y de otros tipos, la corriente es directamente proporcional al voltaje: al
duplicar el voltaje se duplica la corriente, al triplicar el voltaje se triplica la corriente, y así sucesivamente. Si
el voltaje aplicado V y la corriente resultante I tiene referencias asociadas, la relación entre V e I es:
En donde R es la constante de proporcionalidad. Esta relación se conoce como la ley de Ohm. Para voltajes y
corrientes variables en el tiempo, i=v/R.
De acuerdo a la ley de Ohm es evidente que a mayor resistencia, menor es la corriente para
cualquier voltaje aplicado. La resistencia eléctrica de un conductor es de 1Ω su el voltaje aplicado es de 1V
produce un flujo de corriente de 1A.
El término inverso de resistencia se utiliza frecuentemente, se denomina conductancia y su
representación simbólica es G. La unidad de conductancia en el SI es el siemens, cuyo símbolo es S, que
sustituye a la unidad no considerada en el SI, el mho, representado simbólicamente por (omega invertida).
Como la conductancia es el inverso de la resistencia, G=1/R. En términos de conductancia, la ley de Ohm se
expresa como
Donde se muestra que a mayor conductancia de un conductor, mayor es la corriente para cualquier voltaje
aplicado.
Resistividad:
La resistencia de un conductor de sección transversal uniforme es directamente proporcional a la
longitud del conductor e inversamente proporcional a su área de sección transversal. La resistencia es
también función de la temperatura de un conductor. Si medimos la resistencia a una temperatura fija
tenemos que:
, en donde l es la longitud del conductor
en metros y A es el área de sección transversal en metros cuadrados. La constante de proporcionalidad ρ,
letra griega minúscula rho, es el símbolo de cierta cantidad de resistividad y depende del tipo de material.
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La unidad de resistividad en el SI es el ohm-metro, cuyo símbolo es Ω x m.
A continuación una tabla con la resistividad característica de algunos materiales medidos a temperatura
ambiente(20°C)
Resistores
En la practica un resistor es el componente de un circuito que se usa debido a su resistencia.
Matemáticamente, un resistor es el componente de un circuito para el cual existe una relación entre su
voltaje y corriente instantáneos, simbolizada como
, que es la relación voltaje corriente para un
resistor que cumple con la ley de Ohm, o sea un resistor lineal. Cualquier otro tipo de relación voltajecorriente (
se refiere a un resistor no lineal. El término resistor generalmente
designa a un resistor lineal. Los resistores no lineales se especifican como tales. Las siguientes figuras son
representativas de un resistor lineal.
Potencia consumida por un resistor:
La sustitución de
, expresa la potencia consumida por un resistor lineal en
términos de resistencia:
Aunque solo la energía eléctrica es realmente consumida o disipada, estos términos son de uso
frecuente para la potencia. Cada resistor tiene una potencia nominal que es la máxima que el resistor puede
consumir sin sobrecalentarse antes de alcanzar una temperatura que lo destruya.
Valores nominales y tolerancias:
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Los fabricantes marcan el valor de resistencia sobre la cubierta del resistor, ya sea en forma
numérica o mediante un código de colores. Aunque estos valores solo señalen valores nominales, son
aproximadamente iguales al valor de la resistencia real. El posible porcentaje de variación de resistencia
alrededor del valor nominal se denomina tolerancia. Los resistores fabricados con una composición de
carbón tienen tolerancias de 20%, 10% y 5%, lo cual significa que los valores reales de las resistencias
pueden variar de su valor nominal tanto como un
de sus valores nominales.
Código de colores:
El código de colores para resistencias más usado está constituido por valores nominales de
resistencias y tolerancias que son indicados por tres o cuatro bandas de colores marcadas alrededor de la
protección del resistor, como se muestra en la figura:
Cada color tiene asociado un valor numérico, como se indica en la tabla. Los colores de la
primera y segunda banda corresponden a los primeros dos dígitos del valor nominal de resistencia. El primer
digito nunca es cero, por lo tanto la primera barra nunca será de color negro. El color de la tercera banda a
excepción del dorado y plateado, corresponden al número de ceros que siguen a los primeros dos dígitos
(factor multiplicador). Para una tercera banda el color plateado corresponde a multiplicar por 10 -2 y el color
dorado a multiplicar por 10-1. La cuarta banda indica la tolerancia, y puede ser de color plateado, dorado o
sencillamente no existir. El color dorado corresponde a una tolerancia del 5%, plateado al 10%, y cuando no
existe banda a 20%.
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Circuito Abierto y Cortocircuito:
Un circuito abierto tiene una resistencia abierta infinita, lo cual indica que no existe corriente
fluyendo a través de él para cualquier valor finito de voltaje. En el diagrama de un circuito esto se indica por
medio de dos terminales que no están conectadas a elemento alguno; no hay trayectoria para que la
corriente pueda fluir a través de él. Un circuito abierto algunas veces se denomina sencillamente como
abierto.
Un cortocircuito es precisamente lo opuesto a un circuito abierto; no existe voltaje para cualquier
valor finito de corriente que fluya por él. En el diagrama de un circuito esto se indica por un alambre
conductor ideal, es decir un alambre sin resistencia. Un cortocircuito generalmente se denomina como
corto.
No todos los circuitos en corto o abierto son deseables. Muy a menudo un tipo u otro es el defecto
de un circuito que ocurre como resultado de la falla de un componente, debido a un accidente o a un mal
uso del circuito.
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PREGUNTAS ESTUDIO PERSONAL
Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas.
Si una estufa tiene una parrilla de 240 V con una resistencia de 24Ω. ¿Cuál es el valor mínimo de
un fusible que se puede usar en la línea de la parrilla?
¿Cuál es la resistencia de un cautín que consume 0,8333 A a 120 V?
¿Cuál es la conductancia de un resistor de 560 KΩ?
¿Cuál es la conductancia de un amperímetro que indica 20 A cuando tiene 0,01 V en sus
terminales?
Calcúlese la resistencia a 20°C de una barra de cobre recocido de 3 m de largo, y de sección
transversal en forma rectangular de 0,5 cm por 3 cm.
Calcúlese la resistencia de un calentador eléctrico que consume 2400 W cuando se conecta a una
línea de 120 V.
Calcúlese la resistencia de un calentador eléctrico que consume 2 KW que consume 8,33 A.
¿Cuál es mayor voltaje que se puede aplicar a través de un resistor de 2,7 MΩ de 1/8 W, para
no sobrecalentarlo?
¿Cuál es el color de las bandas de un resistor de 5,6Ω y una tolerancia de 10%?
Determínese los colores de las bandas de un resistor de 2,7 MΩ y 20% de tolerancia.
¿Cuáles son los valores nominales de resistencia y tolerancia para un resistor cuyo color de
bandas tiene el siguiente orden, verde-azul-amarillo-plateado. Indique los valores de borde.
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