Se le
denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los
electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el
Sistema Internacional es el ohmio,
que se representa con la letra griega omega (Ω).
En honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.
Para
un conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente fórmula
R = ρ L/ S
Donde
ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, “L” es
la longitud del cable y “S” el área de la sección transversal del mismo.
La
resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es
directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud)
y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme
aumenta su grosor o sección transversal).
Descubierta
por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual
con la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el
Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la
práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un
ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.
Por
otro lado, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material
puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la
corriente en que atraviesa dicha resistencia, así:
R = V/ I
Donde
R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I
es la intensidad de corriente en amperios.
También
puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor
es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional
a su resistencia"
Según
sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en
conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en
los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado
superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
RESISTENCIA EQUIVALENTE
Se denomina resistencia
equivalente a la asociación respecto de dos puntos A y B, a aquella que
conectada a la misma diferencia de potencial, UAB,
demanda la misma intensidad, I (ver figura). Esto significa que ante
las mismas condiciones, la asociación y su resistencia equivalente disipan la
misma potencia.
Req= en Serie
Req= en Paralelo
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE
Dos o más resistencias
se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial,
todas ellas son recorridas por la misma corriente.
Para determinar la
resistencia equivalente de una asociación serie imaginaremos que ambas, figuras , están conectadas a la misma diferencia de potencial, UAB.
Si aplicamos la
segunda ley de Kirchhoff a la asociación en serie tendremos:
imagen con Resistencias en Serie
Y eliminando la intensidad:
Por lo
tanto, la resistencia equivalente a n resistencias montadas en serie es
igual a la sumatoria de dichas resistencias.
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN PARALELO
Dos o más resistencias
se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al
aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las
resistenciastienen la misma caída de tensión, UAB.
Imagen de Resistencias en Paralelo
Esta corriente se repartirá en la asociación por cada una de sus resistencias de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff:
En la resistencia equivalente
se cumple:
De donde:
Por lo que la
resistencia equivalente de una asociación en paralelo es igual a la inversa de
la suma de las inversas de cada una de las resistencias.
Existen dos casos particulares que suelen darse en una
asociación en paralelo:
1. Dos resistencias: en este caso
se puede comprobar que la resistencia equivalente es igual al producto dividido
por la suma de sus valores, esto es:
2. k resistencias iguales: su
equivalente resulta ser:
RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR
El conductor es
el encargado de unir eléctricamente cada uno de los componentes de un circuito.
Dado que tiene resistencia óhmica, puede ser considerado como otro componente
más con características similares a las de la resistencia eléctrica.
De este modo, la resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición que
presenta al movimiento de los electroneseno
su seno, es decir la oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica.
Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es,
se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos
particulares en los que se deberá tener en cuenta su resistencia (conductor
real).
La resistencia de un conductor depende
de la longitud del mismo (
) en
m, de su sección (
) en m²,
del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura
constante (20 º C),
la resistencia viene dada por la siguiente expresión:
) en
m, de su sección () en m²,
del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura
constante (20 º C),
la resistencia viene dada por la siguiente expresión:
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
La variación de la temperatura produce
una variación en la resistencia. En la mayoría de los metales aumenta su resistencia al aumentar la
temperatura, por el contrario, en otros elementos, como el carbono o el germanio la resistencia disminuye.
Como ya se comentó, en algunos
materiales la resistencia llega a desaparecer cuando la temperatura baja lo
suficiente. En este caso se habla de superconductores.
Experimentalmente se comprueba que
para temperaturas no muy elevadas, la resistencia a cierta temperatura (
),
viene dada por la expresión:
),
viene dada por la expresión:
Material
|
Resistividad (Ω·m)
|
1,55 × 10–8
|
|
1,70 × 10–8
|
|
2,22 × 10–8
|
|
2,82 × 10–8
|
|
5,65 × 10–8
|
|
6,40 × 10–8
|
|
8,90 × 10–8
|
|
10,60 × 10–8
|
|
11,50 × 10–8
|
|
72,00 × 10–8
|
|
60,00 × 10–8
|
Tabla de Resistividad de los Metales
EQUIPOS
DE
EL
GALVANÓMETRO
Un galvanómetro es una
herramienta que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata
de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de
rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye
a través de su bobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del
mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos.
Es capaz de detectar la
presencia de pequeñas corrientes en un circuito cerrado, y puede ser adaptado,
mediante su calibración, para medir su magnitud. Su principio de operación
(bobina móvil e imán fijo) se conoce como mecanismo de D'Arsonval, en honor al
científico que lo desarrolló. Este consiste en una bobina normalmente
rectangular, por la cual circula la corriente que se quiere medir, esta bobina
está suspendida dentro del campo magnético asociado a un imán permanente, según
su eje vertical, de forma tal que el ángulo de giro de dicha bobina es
proporcional a la corriente que la atraviesa.
La inmensa mayoría de los instrumentos indicadores de aguja empleados en instrumentos analógicos, se basan en el principio de operación explicado, utilizándose una bobina suspendida dentro del campo asociado a un imán permanente. Los métodos de suspensión empleados varían, lo cual determina la sensibilidad del instrumento, así cuando la suspensión se logra mediante una cinta metálica tensa, puede obtenerse deflexión a plena escala con solo 2 μA, pero el instrumento resulta extremadamente frágil, mientras que el sistema de "joyas y pivotes", semejante al empleado en relojería, permite obtener un instrumento más robusto pero menos sensible que el anterior, en los cuales, típicamente se obtiene deflexión a plena escala, con 50 μA.
La inmensa mayoría de los instrumentos indicadores de aguja empleados en instrumentos analógicos, se basan en el principio de operación explicado, utilizándose una bobina suspendida dentro del campo asociado a un imán permanente. Los métodos de suspensión empleados varían, lo cual determina la sensibilidad del instrumento, así cuando la suspensión se logra mediante una cinta metálica tensa, puede obtenerse deflexión a plena escala con solo 2 μA, pero el instrumento resulta extremadamente frágil, mientras que el sistema de "joyas y pivotes", semejante al empleado en relojería, permite obtener un instrumento más robusto pero menos sensible que el anterior, en los cuales, típicamente se obtiene deflexión a plena escala, con 50 μA.
Figura con las Partes del Galvanometro
1. Imán permanente o imán temporal
2. Bobina móvil
3. Aguja indicadora
4. Escala en unidades según tipos de
lecturas
5. Pivotes
6. Cojinetes
7. Resortes
8. Pernos de retención
9. Tornillo de ajuste cero
10. Mecanismo de amortiguamiento
TIPOS DE GALVANOMETRO
Según el mecanismo interno, los galvanómetros pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil.
IMAN MOVIL
Según el mecanismo interno, los galvanómetros pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil.
IMAN MOVIL
En un
galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se
encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente
que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la
misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad
de dicha corriente.
CUADRO MOVIL
En el diagrama de la derecha se está
representado un galvanómetro de cuadro móvil en el que, en rojo, se aprecia la
bobina o cuadro móvil y en verde el resorte que hace que la aguja indicadora
vuelva a la posición de reposo una vez que cesa el paso de corriente.
En el caso de los galvanómetros
térmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido al
calentarse, por el Efecto Joule,
al paso de la corriente, un hilo muy delgado arrollado a un cilindro solidario
con la aguja indicadora. Lógicamente el mayor o menor alargamiento es
proporcional a la intensidad de la corriente.
UTILIZACIÓN DEL GALVANOMETRO
Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.
En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por éste una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt. Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.
La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente.
EL
AMPERÍMETRO
Un amperímetro es un
instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que
está circulando por un circuito eléctrico. Un
microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro
en milésimas de amperio.
Imagen del primer Amperimetro
En términos generales, el
amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento
para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en
paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de
resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios
rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia
interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de
que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.
El aparato descrito corresponde
al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la
medida de la caída de tensión en un resistor por
el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que
realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la
corriente eléctrica circulante.
CONEXIÓN DE UN AMPERIMETRO
El valor de RS se calcula en función del poder multiplicador (n) que se quiere obtener y de
la resistencia interna del amperímetro (RA) según la fórmula
siguiente:
Así, supongamos que se dispone de un
amperímetro con 5 Ω de resistencia interna que puede medir un máximo de 1 A
(lectura a fondo de escala). Si se desea que pueda medir hasta 10 A, lo que
implica un poder multiplicador de 10. La resistencia RS del shunt deberá ser:
EL
VOLTÍMETRO
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Podemos clasificar los
voltímetros por los principios en los que se basa su funcionamiento:
VOLTIMETROS
Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.
VOLTIMETROS VECTORIALES
Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.
VOLTIMETRO DIGITALES
Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades.
El sistema de medida emplea
técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador
de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla
numérica LCD.
El primer voltímetro digital
fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y
posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.
UTILIZACIÓN DEL VOLTIMETRO
Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.
CONEXIÓN DE UN VOLTIMETRO AL CIRCUITO
En la actualidad existen
dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas
características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos
de aislamiento
.
En la figura se puede
observar la conexión de un voltímetro (V) en Paralelo entre los puntos de a y b
de un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.
En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.
En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.
A continuación se ofrece la
fórmula de cálculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliación
o multiplicación de escala:,
Ra es la Resistencia de ampliación del voltímetro
Rv es la Resistencia interna del voltímetro
MULTÍMETRO
Un multímetro,
también denominado polímetro, o tester, es un
instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas
activas como corrientes y potenciales (tensiones) y/o pasivas
como resistencias, capacidades y otras.
Multímetro
Analógico y el Digital Las medidas pueden realizarse
para Corriente Continua o Corriente Alterna y
en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han
introducido los digitales cuya función es la misma (con
alguna variante añadida).
La idea de unificar tres aparatos en uno, el
amperímetro, el voltímetro y el óhmetro (de ahí viene su
nombre, Multímetro AVO), que facilitó el trabajo a todas las ramas de la
ingeniería y sobre todo a la ingeniería eléctrica y Electrónica.
Voltímetro Analógico
MULTÍMETRO O POLÍMETRO ANALÓGICO
1.Las
tres posiciones del mando sirven para medir intensidad en corriente continua (D.C.), de izquierda a derecha, los
valores máximos que podemos medir son: 500 μA, 10 mA y 250 mA
(μA se lee micro amperio y corresponde 
a A=0,000001 A y
mA se lee mili-amperio y corresponde a =0,001 A).
2.Vemos 5 posiciones, para medir tensión en corriente continua (D.C.= Direct Current), correspondientes a 2.5 V, 10 V, 50 V, 250 V y 500 V, en donde V=voltios.
3.Para medir resistencia (x10 Ω y x1k Ω); Ω se lee ohmio. Esto no lo usaremos apenas, pues observando detalladamente en la escala milimetrada que está debajo del número 6 (con la que se mide la resistencia), verás que no es lineal, es decir, no hay la misma distancia entre el 2 y el 3 que entre el 4 y el 5; además, los valores decrecen hacia la derecha y la escala en lugar de empezar en 0, empieza en (un valor de resistencia igual a significa que el circuito está abierto). A veces usamos estas posiciones para ver si un cable está roto y no conduce la corriente.
2.Vemos 5 posiciones, para medir tensión en corriente continua (D.C.= Direct Current), correspondientes a 2.5 V, 10 V, 50 V, 250 V y 500 V, en donde V=voltios.
3.Para medir resistencia (x10 Ω y x1k Ω); Ω se lee ohmio. Esto no lo usaremos apenas, pues observando detalladamente en la escala milimetrada que está debajo del número 6 (con la que se mide la resistencia), verás que no es lineal, es decir, no hay la misma distancia entre el 2 y el 3 que entre el 4 y el 5; además, los valores decrecen hacia la derecha y la escala en lugar de empezar en 0, empieza en (un valor de resistencia igual a significa que el circuito está abierto). A veces usamos estas posiciones para ver si un cable está roto y no conduce la corriente.
4.Como
en el apartado 2, pero en este caso para medir corriente
alterna (A.C.:=Alternating
Current).
5.Sirve
para comprobar el estado de carga de pilas de
1.5 V y 9 V.
6.Escala
para medir resistencia.
7.Escalas
para el resto de mediciones. Desde abajo hacia arriba vemos una de 0 a 10, otra
de 0 a 50 y una última de 0 a 250.
REALIZANDO MEDICIONES CON EL MULTÍMETRO DIGITAL
MIDIENDO TENSIONES
Para medir una tensión, colocaremos
las bornas en
las clavijas en paralelo es decir, no
tendremos más que colocar ambas puntas entre los puntos de lectura que queramos
medir. Si lo que queremos es medir voltaje absoluto, colocaremos la borna negra
en cualquier masa (un cable negro de molex o el chasis del ordenador)
y la otra borna en el punto a medir. Si lo que queremos es medir diferencias de
voltaje entre dos puntos, no tendremos más que colocar una borna en cada lugar.
MIDIENDO RESISTENCIAS
El procedimiento para medir una
resistencia es bastante similar al de medir tensiones. Basta con colocar la
ruleta o selector en la posición de ohmios y en la escala apropiada al tamaño
de la resistencia que vamos a medir. Si no sabemos cuántos ohmios tiene la resistencia a medir,
empezaremos con colocar la ruleta en la escala más grande, e iremos reduciendo
la escala hasta que encontremos la que más precisión nos da sin salirnos de
rango. El Circuito en el cual se va a medir la resistencia debe de estar
desconectado o en OFF, para no causar daños al multímetro o equipo de medición.
MIDIENDO INTENSIDADES
El proceso para medir intensidades es
algo más complicado, puesto que el equipo se conecta en serie
con el circuito en cuestión. Por esto, para medir intensidades tendremos que
abrir el circuito, es decir, desconectar algún cable
para intercalar el tester en medio, con el propósito de que la
intensidad circule por dentro del tester. Precisamente por esto, hemos
comentado antes que un tester con las bornas puestas para medir intensidades
tiene resistencia interna casi nula, para no provocar cambios en el circuito
que queramos medir.
Para medir una intensidad, abriremos
el circuito en cualquiera de sus puntos, y configuraremos el tester adecuadamente (borna roja en clavija
de amperios de más capacidad, 10 A en el caso del tester del ejemplo, borna negra en clavija
común COM).
Una vez tengamos el circuito abierto y
el tester bien configurado, procederemos a
cerrar el circuito usando para ello el tester,
es decir, colocaremos cada borna del tester en cada uno de los dos extremos del
circuito abierto que tenemos. Con ello se cerrará el circuito y la intensidad
circulará por el interior del multímetro para ser leída.
hola profesor es jose duque seccion 6028 iutepal ley su blog esta bueno
ResponderEliminarok jose duque...saludos
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