Conceptos Clave de la Resistencia Eléctrica: Ley de Ohm, Circuitos y Efecto de la Temperatura

Ley de Ohm: Fundamentos y Aplicaciones

La Ley de Ohm, descubierta por Georg Simon Ohm, establece que para un gran número de conductores (principalmente metales), el valor de la resistencia permanece constante y no depende de la tensión aplicada al conductor. Es decir, Vab/I = constante. Pero Vab/I representa el valor de la resistencia R del conductor. Por tanto, Ohm concluyó que para tales conductores se tenía R = constante.

Conductores Óhmicos y No Óhmicos

Los conductores que cumplen con esta ley reciben el nombre de conductores óhmicos. Sin embargo, hay materiales que no obedecen la Ley de Ohm; es decir, al variar el voltaje que se aplica a un conductor determinado de ese material, se modifica el valor de la resistencia de dicho conductor.

La expresión Vab = RI es válida. Si el conductor es óhmico, el valor de R en esta expresión siempre será el mismo; si no es óhmico, el valor de R variará según el voltaje Vab aplicado.

Conexiones de Resistencias en Circuitos

Resistencias en Serie

Las resistencias en serie son componentes conectados uno después del otro, como las lámparas de los árboles de Navidad. Para calcular el valor de una resistencia equivalente en serie, se utiliza la siguiente fórmula:

Req = R1 + R2 + R3

Si se aplica una diferencia de potencial en los extremos A y D, pasaría una corriente eléctrica I que tendría el mismo valor en cualquier sección del circuito. Así veremos que Vad = Vab + Vcd. Como I es igual, entonces vemos que en la resistencia de mayor valor se verá la mayor caída de potencial.

Resistencias en Paralelo

Ejemplos de resistencias en paralelo incluyen los faros de un automóvil y las lámparas de una casa. Cuando varios resistores se encuentran en paralelo, están sometidos a la misma tensión. En paralelo, la resistencia equivalente se calcula como:

1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Variación de la Resistencia con la Temperatura

A medida que la temperatura del material aumenta, los átomos que lo constituyen vibran con amplitud cada vez mayor. En la mayoría de los metales, la resistividad aumenta de forma aproximadamente lineal con la temperatura en un intervalo de temperatura limitado, según la expresión:

ρ = ρ₀[1 + α(T - T₀)]

Donde ρ es la resistividad a cierta temperatura T (en ºC), ρ₀ es la resistividad a una temperatura de referencia T₀ (que comúnmente es 20ºC), y α es un parámetro conocido como coeficiente de temperatura de la resistividad.

Puesto que la resistencia de un conductor con sección transversal uniforme es proporcional a la resistividad de acuerdo a la ecuación R = ρL/A, la variación de la resistencia con la temperatura R = R₀[1 + α(T - T₀)] se suele utilizar para hacer mediciones precisas de temperatura con esta propiedad.

Resistividades y Coeficientes de Temperatura de la Resistividad de Diversos Materiales