TEORIA DE RESISTENCIAS


RESISTENCIAS:

    1. -Resistencias Lineales Fijas
    2. -Resistencias Variable
    3. -Resistencias No Lineales

 

COMBINACIÓN DE RESISTENCIAS:

    1. -Resistencias en Serie.
    2. -Resistencias en Paralelo.
    3. -Resistencias en Combinación.

RESISTENCIAS: Desde el punto de vista de vista de la resistividad , podemos encontrar materiales conductores (no presentan ninguna oposición al paso de la corriente eléctrica), aislantes (no permiten el flujo de corriente), y resistivos (que presentan cierta resistencia). Dentro de este último grupo se situan las resistencias. Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio (O). Se pueden dividir en tres grupos:

Resistencias lineales fijas

Su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante.

Resistencia nominal (Rn): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente.

Tolerancia: es el margen de valores que rodean a la resistencia nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal. Los valores de resistencia nominal y tolerancia estan normalizados a través de la norma UNE 20 531 79 de tal forma que disponemos de una gama de valores y sus correspondientes tolerancias (series de valores normalizados y tolerancias para resistencias) a las que tenemos que acogernos a la hora de elegir la resistencia necesitada.

Potencia nominal (Pn): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento.

Tensión nominal (Vn): es la tensión continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.

Intensidad nominal (In): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.

Tensión máxima de funcionamiento (Vmax): es la máxima tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento.

Temperatura nominal (Tn): es la temperatura ambiente a la que se define la potencia nominal.

Temperatura máxima de funcionamiento (Tmax): es la máxima temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse. La disipación de una resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente en la que está trabajando.

 

Coeficiente de temperatura (Ct): es la variación del valor de la resistencia con la temperatura.

Coeficiente de tensión (Cv): es la variación relativa del valor de la resistencia respecto al cambio de tensión que la ha provocado. Estabilidad, derivas: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos, ambientales, peroidos largos de funcionamiento, o por el propio funcionamiento.

Ruido: se debe a señal (o señales) que acompañan a la señal de interés y que provoca pequeñas variaciones de tensión.

Resistencias variables

Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto movil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Segun su función en el circuito estas resistencias se denominan:

Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectua el usario desde el exterior (controles de audio, video, etc.).

Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.).

Reostatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está electricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reostato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.

Características técnicas

Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:

Recorrido mecánico: es el desplazamiento que limitan los puntos de parada del cursor (puntos extremos).

Recorrido eléctrico: es la parte del desplazamiento que proporcionan cambios en el valor de la resistencia. Suele coincidir con el recorrido mecánico.

Resistencia nominal (Rn): valor esperado de resistencia variable entre los límites del recorrido eléctrico.

Resistencia residual de fin de pista (rf): resistencia comprendida entre el límite superior del recorrido eléctrico del cursor y el contacto B (ver figura).

Resistencia residual de principio de pista (rd): valor de resisiencia comprendida entre límite inferior del recorrido eléctrico y el contacto A (ver figura).

Resistencia total (Rt): resistencia entre los terminales fijos A o A' y B, sin tener en cuenta la conexión del cursor e incluyendo la tolerancia. Aunque a efectos practicos se considera igual al valor nominal (Rt=Rn).

Resistencia de contacto (rc): resistencia que presenta el cursor entre su terminal de conexión externo y el punto de contacto interno (suele despreciarse, al igual que rd y rf).

Temperatura nominal de funcionamiento (Tn): es la temperatura ambiente a la cual se define la disipación nominal.

Temperatura máxima de funcionamiento (Tmax): máxima temperatura ambiente en la que puede ser utilizada la resistencia.

Potencia nominal (Pn): máxima potencia que puede disipar el dispositivo en servicio continuo y a la temperatura nominal de funcionamiento.

Tensión máxima de funcionamiento (Vmax): máxima tensión continua ( o alterna eficaz) que se puede aplicar a la resistencia entre los terminales extremos en servicio continuo, a la temperatura nominal de funcionamiento.

Resolución: cantidad mínima de resistencia que se puede obtener entre el cursor y un extremo al desplazar (o girar) el cursor. Suele expresarse en % en tensión, en resistencia, o resolución angular.

Leyes de variación: es la característica que particulariza la variación de la resistencia respecto al desplazamiento del cursor. Las más comunes son la ley de variación lineal, y la logarítmica (positiva y negativa):

Linealidad o conformidad: indica el grado de acercamiento a la ley de variación teórica que caracteriza su comportamiento, y es la máxima variación de resistencia real que se puede producir respecto al valor total (nominal) de la resistencia.

Resistencias no lineales

Estas resistencias se caracterizan porque su valor ohmico, que varía de forma no lineal, es función de distintas magnitudes físicas como puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos,etc.. Así estas resistencias están consideradas como sensores.

Entre las más comunes podemos destacar las siguientes:

TERMISTORES :En estas resistencias, cuyo valor ohmico cambia con la temperatura, además de las características típicas en resistencias lineales fijas como valor nominal, potencia nominal, tolerancia, etc., que son similares para los termistores, hemos de destacar otras:

Resistencia nominal: en estos componentes este parámetro se define para una temperatura ambiente de 25ºC

Autocalentamiento: este fenómeno produce cambios en el valor de la resistencia al pasar una coriiente eléctrica a su traves. Hemos de tener en cuenta que tambien se puede producir por una variación en la temperatura ambiente.

Factor de disipación térmica: es la potencia necesaria para elevar su temperatura en 1ºC.

Dentro de los termistores podemos destacar dos grupos: NTC y PTC.

RESISTENCIAS NTC Esta resistencia se caracteriza por su disminución del valor resistivo a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo. Entre sus caracteristicas se pueden destacar: resistencia nominal de 10 ohmios a 2M, potencias entre 1 microvatio y 35W, coeficiente de temperatura de -1 a -10% por ºC; y entre sus aplicaciones: regulación, compensación y medidas de temperaturas, estabilización de tensión, alarmas, etc.

RESISTENCIAS PTC Estas, s diferencia de las anteriores, tiene un coeficiente de temperatura positivo, de forma que su resistencia aumentará como consecuencia del aumento de la temperatura (aunque esto sólo se da en un margen de temperaturas).

 

VARISTORES: Estos dispositivos (tambien llamados VDR) experimentan una disminución en su valor de resistencia a medida que aumenta la tensión aplicada en sus extremos. A diferencia de lo que ocure con las NTC y PTC la variación se produce de una forma instantánea. Las aplicaciones más importantes de este componente se encuentran en: protección contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios.

 

FOTORESISTENCIAS Estas resistencias, también conocidas como LDR, se caracteriza por su disminución de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas. Las principales apicaciones de estos componentes: controles de ilumnación, control de circuitos con relés, en alarmas, etc..


COMBINACIÓN DE RESISTENCIAS

 

Resistencias en Serie

Las Resistencias se pueden conectar en serie, esto significa que la corriente fluye en ellas una despues de la otra. El circuito en la Figura 1 tiene tres resistencias conectadas en serie y la direccion de la corriente indicada por una flecha. Figura 1 Resistencias conectadas en serie :

 

Figura 1.

 

Note que como la corriente solo tiene un camino por donde cojer, la corriente a traves de cada resistencia es la misma.

[1] I=I(1)=I(2)=I(3)

Tambien, la caida de voltaje en cada resistencia debe ser sumada para igualarla al voltaje de la bateria:

[2] V(Total)=V(1)+V(2)+V(3)

Como V = I R, entonces

[3] V(Total)=I(1)R(1)+I(2)R(2)+I(3)V(3)

Pero como la Ley de Ohm debe ser satisfecha para el circuito completo:

[4]V(Total)=IR(Equivalente)

Igualando la ecuaciones [3] y [4] , tenemos:

[5] IR(Equivalente)=I(1)R(1)+I(2)R(2)+I(3)R(3)

Sabemos que la corriente en cada resistencia, entonces I.

[6]IR(Equivalente)=I(R(1)+R(2)+R(3))

Cancelando las corrientes:

[7] R(Equivalente)=R(1)+R(2)+R(3)

En general, la resistencia equivalente de resistencias conectadas en serie es la lsuma de la resistencias

[8]

Resistencias en Paralelo

Las Resistencias se pueden conectar de tal manera que salgan de un solo punto y lleguen a otro punto, conocidos como nodos. Este tipo de circuito se llama paralelo . Cada uno de las tres resistencias en la Figura 1 es otro paso por el cual la corriente viaja de los puntos A al B.

 

Note que el nodo no tiene que ser fisicamente un punto, mientras la corriente tenga diversas formas alternas para seguir, entonces esa parte del circuito es cosiderada en paralelol. Figuras 1 y 2 son identicos circuitros pero con apariencias diferentes.

En A el potencial debe ser el mismo en cada resistor. Similarmente, en B el potencial tambien debe ser el mismo en cada resistencia. Entonces, entre los puntos A y B, la diferencia de potencial es la misma. Esto significa que cada una de las tres resistencias en el circuito paralelo deben de tener el mismo voltaje.

[1]

Tambien, la corriente se divide cuando viaje de A a B. Entonces, la suma de las corriente a traves de las tres ramas es la misma que la corriente en A y en B.

[2]

De la Ley de Ohm, la ecuacion[2] es equivalente a:

[3]

Por la ecuacion [1] vemos que todos los voltajes son iguales, asi que los voltajes se cancelan y se tiene:

[4]

Este resultado se puede generalizar para cualquier numero de resistencias conectadas en paralelo.

[5]

 

Resistencias en Combinación

Otra combinacion ocurre con circuitos enparalelo conectados en serie. La figura 3 muestra un tipico ejemplo de dos circuitos en paralelo (AB y CD) conectados en serie con otra resistencia, R3.

Aqui, las resistencias en paralelo, circuito AB se pueden reemplazar con una resistencia equivalente. Denuevo, se usa la ecuacion para circuitos en paralelo.l:

Figura3 Ciruitos combinados

 

Esto da: Entonces, la resistencia equivalente entre los puntos A y B es RAB. Reemplazando el circuito en paralelo entre estos dos puntos con RAB da el siguiente circuito.

Similarmente, se puede reemplazar el circuito en paralelo contenido entre R4 y R5 (entre los puntos C y D) con su resistencia equivalente, RCD, donde

Reemplazando el circuito en paralelo entre CD con su equivalente se forma: en Figura 5 (arriba).

Ahora solo quedan resistencias en serie,RAB, R3, y RCD.

La resistencia equivalente: Rtotal = RAB + R3 + RCD