UNIVERSIDAD DE ATACAMA- INSTITUTO TECNOLGICO

CAPTULO N 3 RESISTENCIA ELCTRICA

ASIGNATURA ELG 210 ELECTROTECNIA

Guillermo Faras Rodrguez

1 Semestre 2015

Electrotecnia 1 Semestre 2015 Prof. Guillermo Faras R Pgina 2

3.1 INTRODUCCIN

En las clases anteriores vimos que si establecemos un voltaje a

travs de un alambre o un circuito sencillo se crea un flujo de carga,

o corriente elctrica, a travs del cable o del circuito. Sin embargo,

la pregunta permanece: que determina el nivel de la corriente

resultante cuando se aplica un voltaje particular?

Porque la corriente elctrica es ms intensa en algunos circuitos

que en otros? Las respuestas radican en el hecho de que hay una

oposicin al flujo de carga en el sistema que depende de los

componentes del circuito. Esta oposicin al flujo de carga a travs

de un circuito elctrico, llamada resistencia elctrica, se mide en

ohm y se le aplica la letra griega omega como smbolo. En la

figura 1 se muestra el smbolo grafico para la resistencia, el cual se

parece al filo de corte de una sierra.

Figura N 1 Smbolo y Notacin de Resistencia

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Esta oposicin, debida principalmente a las colisiones y friccin entre los electrones libres y a la presencia de otros electrones, iones y tomos en la trayectoria del movimiento, convierte en calor la energa elctrica suministrada, el cual a su vez eleva la temperatura del componente elctrico y del medio circundante. El calor que emite un calefactor elctrico y que se percibe, es simplemente el resultado del paso de la corriente elctrica a travs de un material de alta resistencia. Cada material con su estructura atmica nica reacciona de forma diferente a las presiones para establecer una corriente elctrica a travs de su ncleo. Los conductores que permiten un flujo generoso de carga elctrica con poca presin externa tienen bajos niveles de resistencia, en tanto que los aislantes tienen caractersticas de alta resistencia.

3.2 RESISTENCIA: ALAMBRES CIRCULARES La resistencia de cualquier material se debe en principio a cuatro factores: 1. Material 2. Longitud 3. rea de seccin transversal 4. Temperatura del material Como se sealo anteriormente, la estructura atmica determina la facilidad con que un electrn libre pasara a travs de un material. Cuanto ms larga sea la trayectoria por la cual deba pasar el electrn, mayor ser el factor de resistencia. Los electrones libres pasan ms fcilmente a travs de conductores con secciones transversales grandes. Adems, a mayor elevacin de la temperatura de los materiales conductivos, mayores sern la vibracin y movimientos internos de los componentes que conforman la estructura atmica del alambre y, en consecuencia,

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ser ms difcil para los electrones libres encontrar una trayectoria a travs del material. Los primeros tres elementos estn relacionados mediante las siguientes Ecuaciones bsicas para la resistencia:

=

[].

Donde:

: [-m]

: [m ]

: [2]

Un factor llamado resistividad identifica al material, al cual se le

aplica la letra griega rho () como smbolo. Puesto que a mayor

resistividad, mayor es la resistencia para iniciar un flujo de carga,

aparece como un factor multiplicador en la ecuacin; es decir,

aparece en el numerador de la ecuacin. Como la resistividad esta

en el numerador de la ecuacin, cuanto ms alta sea la resistividad,

mayor ser la resistencia de un conductor como se muestra para

dos conductores de la misma longitud en la figura 2a. Adems,

cuanto ms largo es el conductor, mayor es la resistencia puesto

que la longitud tambin aparece en el numerador de la ecuacin.

Observe la figura 2b. Por ltimo, cuanto ms grande es el rea de

un conductor, menor es la resistencia porque el rea aparece en el

denominador de la ecuacin. Observe la figura 2c.

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Figura N 3 Comparacin de valores de Resistencia

La resistividad de un material en realidad es la resistencia de una muestra como la que aparece en la figura 3. La tabla 1 da una lista de valores de en ohms-centimetros.

Figura N 3 Definicin de en centmetros

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Tabla N 1 Resistividad de varios materiales

Por lo comn, la resistividad en un diseo de circuito integrado se da en ohms-centimetros, aunque las tablas a menudo dan en ohms-metros, o microhms-centimetros. Utilizando tcnicas de conversin vemos que el factor de conversin entre ohms-centimetros y ohms-metros es el siguiente:

O

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Tabla N 2

Comparacin de niveles de Resistividad de varios materiales

3.3 CONDUCTANCIA Si determinamos el reciproco de la resistencia de un material, tenemos una medicin de que tan bien conduce electricidad el material. La cantidad se llama conductancia, su smbolo es G, y se mide en siemens (S). En forma de ecuacin, la conductancia es:

=1

[]

=

[]

Donde se ve que si se incrementan o se reducen el rea, la longitud o la resistividad, la conductancia se incrementa.

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3.3 EFECTOS DE LA TEMPERATURA La temperatura tiene un efecto significativo en la resistencia de conductores, semiconductores y aislantes. Conductores Los conductores tienen una gran cantidad de electrones libres, y cualquier introduccin de energa trmica tendr poco impacto en el total de portadores libres. De hecho, la energa trmica solo incrementa la intensidad del movimiento aleatorio de las partculas dentro del material, y hace cada vez ms difcil el desplazamiento general de los electrones en cualquier direccin. El resultado es que para buenos conductores, un aumento en la temperatura eleva el nivel de resistencia. Por consiguiente, los conductores tienen un coeficiente de temperatura positivo. Semiconductores En semiconductores, un aumento en la temperatura imparte una cierta energa trmica al sistema, que a su vez incrementa el nmero de portadores en el material para conduccin. El resultado es que para materiales semiconductores, un aumento en la temperatura reduce el nivel de la resistencia. Aislantes Al igual que con los semiconductores, un aumento en la temperatura reduce la resistencia de un aislante. Temperatura absoluta inferida

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La figura 4 revela que para el cobre (y la mayora de otros conductores metlicos) la resistencia se incrementa casi linealmente (en una relacin de recta) con un aumento en la temperatura.

Figura N 4 Efecto de la Temperatura sobre la resistencia del Cobre