Ley de Ohm, resistencias en serie y paralelo y efecto de la temperatura
Resumen
El documento explica la Ley de Ohm y la diferencia entre conductores óhmicos y no óhmicos. Después describe cómo se calculan las resistencias equivalentes en serie y en paralelo, y cómo varía la resistencia con la temperatura. Incluye una tabla de resistividades y coeficientes de temperatura de distintos materiales.
Puntos clave
- La Ley de Ohm establece que en los conductores óhmicos (principalmente metales) la resistencia R es constante e independiente de la tensión aplicada: Vab/I = R = constante.
- En los conductores no óhmicos la resistencia varía con el voltaje aplicado.
- En serie: Req = R1 + R2 + R3, y la corriente es la misma en todo el circuito.
- En paralelo: 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3, y todas las resistencias están sometidas a la misma tensión.
- En la mayoría de los metales la resistividad aumenta aproximadamente de forma lineal con la temperatura: ρ = ρ₀[1 + α(T - T₀)].
- La resistencia varía con la temperatura según R = R₀[1 + α(T - T₀)], lo que permite medir temperatura con precisión.
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
| Material | Resistividad (Ω·m) | Coeficiente de Temperatura de la Resistividad (1/ºC) |
|---|---|---|
| Plata | 1,59 x 10-8 | 3,8 x 10-3 |
| Cobre | 1,7 x 10-8 | 3,9 x 10-3 |
| Oro | 2,44 x 10-8 | 3,4 x 10-3 |
| Aluminio | 2,82 x 10-8 | 3,9 x 10-3 |
| Tungsteno | 5,6 x 10-8 | 4,5 x 10-3 |
| Hierro | 10,0 x 10-8 | 5,0 x 10-3 |
| Platino | 11 x 10-8 | 3,92 x 10-3 |
| Plomo | 22 x 10-8 | 3,9 x 10-3 |
| Nicromio | 150 x 10-8 | 0,4 x 10-3 |
| Carbono | 3,5 x 10-8 | -0,5 x 10-3 |
| Germanio | 0,46 | -48 x 10-3 |
| Silicio | 640 | -75 x 10-3 |
| Vidrio | 1010 - 1014 | |
| Caucho duro | ≈1013 | |
| Azufre | 1015 | |
| Cuarzo (fundido) | 75 x 1016 |
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué establece la Ley de Ohm?
Establece que, en los conductores óhmicos, la relación entre la tensión aplicada y la intensidad es constante, de modo que la resistencia R no depende de la tensión. Esta relación se expresa como Vab/I = R = constante.
¿Cómo se calcula la resistencia equivalente en serie?
Se suman directamente los valores de las resistencias: Req = R1 + R2 + R3. En serie la corriente tiene el mismo valor en todo el circuito.
¿Cómo se calcula la resistencia equivalente en paralelo?
Se calcula con la expresión 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3. Las resistencias en paralelo están sometidas a la misma tensión.
¿Cómo afecta la temperatura a la resistencia de un metal?
Al aumentar la temperatura, los átomos vibran con más amplitud y la resistividad de la mayoría de los metales aumenta de forma aproximadamente lineal dentro de un intervalo limitado.
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