Resistencia eléctrica ¿Qué es, para qué sirve y cuáles son todos los tipos que existen?

Las resistencias eléctricas también son conocidas como los componentes electrónicos que se utilizan en los circuitos para variar los valores de intensidad y voltaje. Todos estos términos son muy utilizados en la electrónica, ya que los mismos deben ser empleados al momento de querer llevar a cabo cualquier tipo de proyecto eléctrico como lo son los proyectos Arduino.

Al trabajar con una plataforma como la de Arduino es más que necesario que el usuario tenga algunos conocimientos previos sobre la electrónica y los componentes electrónicos, ya que todo esto será fundamental para lo que es el desarrollo en la plataforma y la programación de cada una de las placas, especialmente porque cada tipo de dispositivo requiere de una alimentación de voltaje adecuada.

Esto quiere decir, que un mal manejo de las resistencias que se manejan en los circuitos podría llegar a causar un daño irreparable en una de las placas Arduino al no trabajarse con los conocimientos necesarios. Es por ello que aquí te vamos a enseñar un poco más sobre qué es la resistencia eléctrica, para que sirve y cuales son todos los tipos que existen actualmente, para ello sigue todo lo que te enseñaremos a continuación en el post.

¿Qué es la resistencia eléctrica y para qué sirve en electrónica?

La resistencia eléctrica se define como la oposición que un elemento tiene ante el paso de la corriente o en tal caso se puede definir también como la fuerza que rechaza o se opone a los electrones que se desplazan en el material. Mientras elemento del circuito más se oponga al paso de la corriente, entonces más resistencia se generará.

Para su medición se utilizan diferentes métodos, los más comunes y usados hoy en día son el óhmetro o multímetro, se trata de un aparato que es colocado en la punta de cada terminal, de esta manera puede obtener el valor de la resistencia eléctrica que se está generando allí.

Por lo tanto, se puede decir que la función de todo esto es ayudar a limitar y controlar el voltaje de la corriente eléctrica, la misma se mide a través de los Ohm y se representa con la letra R. De la misma manera todo esto también es conocido como los componentes electrónicos que son utilizados en los circuitos para variar los valores de intensidad y voltaje.

Mayormente cuando se trabaja en la electrónica es necesario alimentar un dispositivo, pero para ello solo se cuenta con una fuente de voltaje que puede ser mucho mayor a la que el terminal necesita por lo que puede dañarse si se conecta directamente. Esto es algo que sucede frecuentemente cuando se trabajan con las luces Led en los proyectos Arduino, ya que al conectarlos directamente a un pin de +5V, la corriente que circula será demasiado alta para el Led y esto genera que el mismo se queme.

Para poder evitar esto lo correcto será conectar el Led a una resistencia eléctrica de 220 ohmios o similar, esto hará que el valor de la intensidad sea mucho menor y a pesar de que el Led lucirá un poco menos brillante que si se conecta directamente, pero esto le ayudará a alargar su vida útil, por lo que se estará cuidando dicho elemento y asegurándose el funcionamiento correcto del proyecto.

Comportamiento de la resistencia eléctrica ¿Cómo funciona este factor en los circuitos?

Hay que tener presente que la resistencia eléctrica se comporta de dos maneras, una de ellas es la corriente continua y la corriente alterna.

Es por ello que a continuación te vamos a explicar en qué consiste y el funcionamiento de cada una de ellas:

En corriente continua

En el caso de la corriente continua hace referencia a lo que es el flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, el mismo no cambia de sentido con el tiempo. Aquí también se pueden ver como las cargas eléctricas circulan siempre en las mismas dirección, aunque mayormente se identifica la corriente continua con una corriente constante.

En este caso se le llama continua a toda la corriente que siempre mantenga la misma polaridad, así disminuya la intensidad conforme se va consumiendo la carga. También se le llama corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y siempre va del polo positivo al polo negativo.

Por lo tanto, se puede decir que este tipo de corriente es producida por las pilas y las baterías, donde los extremos de los bornes de cualquiera de estos generadores eléctricos se crean una tensión constante que no va a variar en el tiempo. Normalmente el sentido de la corriente eléctrica se considera que va del positivo al negativo, pero lo cierto de todo esto es que el sentido del movimiento de los electrones va desde el negativo al positivo.

Para que se puede comprender mucho mejor que es una corriente continua aquí te dejamos el siguiente ejemplo:

• Al tener una pila de 15 voltios, cualquier tipo de receptor que se conecte a ella siempre va a tener 12 voltios de tensión, al tratarse de una corriente continua, la tensión de la pila no va a variar con el tiempo. Por lo tanto, al conectar un receptor bien sea una lámpara o una radio, la corriente que va a circular por el circuito será siempre constante es decir, el mismo número de electrones y no va a variar de dirección de circulación por lo que siempre mantendrá la misma dirección, irá del polo positivo al polo negativo.

Finalmente se puede decir que la corriente continua cuenta con una tensión siempre igual y la intensidad de la corriente igual y toda la corriente siempre va a circular hacia el mismo sentido.

En corriente alterna

En el caso de la corriente alterna se trata de un tipo de corriente eléctrica en donde la dirección del flujo de electrones va y viene en intervalos regulares o a través de ciclos. Por lo tanto, la corriente que fluye por las líneas eléctricas y la electricidad disponible normalmente en los hogares se hace a través de los enchufes de pared los cuales tienen la corriente alterna. En el caso de los estados unidos la corriente estándar utilizada es de 60 ciclos por segundo, lo que quiere decir que tiene una frecuencia de 60 Hz.

Mientras que en Europa y en la mayor parte de todo el mundo la corriente estándar utilizada es de 50 ciclos por segundos, es decir, que tienen una frecuencia de 50 Hz. De la misma manera este tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales eléctricas. En el caso de la corriente alterna esta es mucho más fácil de generar y de transportar, es por ello que la misma es la más utilizada en el mundo, ya que mayormente es aquella que se encuentran en los conectores instalados en las viviendas y oficinas.

Para producirla es necesario que el alternador haga girar su rotor 50 veces cada segundo, donde gracias al electromagnetismo y la inducción electromagnética cada giro del alternador es capaz de producir una onda de corriente y tensión sinusoidal o senoidal. En cuanto a la velocidad del giro del alternador es constante, por lo que se puede decir que los alternadores tienen una frecuencia de 50 Hertzios (Hz) o lo que también se puede decir que dan 50 vueltas por segundo.

Tipos de resistencias eléctricas ¿Cuáles son todas las que existen y en qué se diferencian?

Actualmente se pueden encontrar tres tipos de resistencia eléctrica.

Las cuales te las vamos a enseñar a continuación:

Resistencias fijas

Las resistencias fijas son aquellas que se presentan un mismo valor sin que exista la posibilidad de que estos puedan llegar a ser modificados a voluntad.

La misma se divide en los siguientes tipos:

• Aglomeradas: Son aquellas que son construidas a través de una mezcla de grafito y materiales aislante en proporciones adecuadas para obtener el valor óhmico deseado, el mismo se expresa mediante el código de colores. Sin embargo, hay que mencionar que este tipo de emplea poco debido a que presenta una escasa precisión e inestabilidad térmica. Cuenta con una potencia de disipación que va desde 1/8 W a 2 W.
• De película de carbón: Este consiste en un cilindro de un material aislante sobre el cual se va a depositar una delgada capa de carbón con dos casquillos en los extremos. Para poder encontrar su valor óhmico se va a conseguir labrando una hélice a lo largo de la superficie de carbón y la misma se presenta mediante el código de colores. Las mismas son una de las más utilizadas para pequeñas potencias que van desde 1/10 W hasta los 2 W.
• De película metálica: Esta se construyen de una forma idéntica a las mencionadas anteriormente, pero esta vez con una fina película de aleación metálica que las hace ser mucho más estable ante la temperatura. De esta manera las resistencias eléctricas de este tipo son muy precisas. También hay que mencionar que las mismas utilizan cinco anillos de colores para poder representar su valor correspondiendo los cuatro primeros valores óhmicos.
• Bobinadas: Las de este tipo son construidas bobinado hilo de una aleación de Ni-Cr-Al sobre un tubo de material cerámico y recubriéndolo después con una capa de esmalte. En este caso el valor óhmico se indica sobre la superficie y se fabrican hasta valores de 220 k y las potencias de disipación van de 1W a 130.

Resistencia variable

La resistencia variable también es conocida como potenciómetro y la misma permite modificar su valor óhmico desde cero hasta conseguir un valor máximo a través de un elemento desplazable o cursor.

La misma cuenta con los siguientes tipos:

• Bobinadas: Son también conocidos como reóstatos o potenciómetros, esto dependerá de la potencia que estos sean capaces de disipar, los mismos se encuentran constituidos por un cuerpo cerámico que normalmente tiene forma de toro, sobre él se enrolla un hilo metálico de constatan o de una aleación de Ni-Cr-Al recubierto de un esmalte vitrificado a lo largo de toda la superficie, menos por una pista lateral por la que se puede deslizar un cursor metálico. En el caso de los reóstatos se utilizan en circuitos de gran consumo.
• De película de carbón: Se encuentran conformadas por una lámina de carbón aglomerado depositadas sobre una base aislante circular o rectilínea con sendos terminales en ambos extremos sobre dónde se desplaza un contacto móvil o cursor, todo esto va unido a un tercer terminal de conexión.

De esta forma se puede llegar a conseguir el valor que se desee entre cualquiera de los extremos y el cursor. Dependiendo del tipo de variación, se puede hablar de potenciómetros lineales y logarítmicos, y según el accionamiento, de potenciómetro de ajuste interno o trimmers y de ajuste externo o variable. En cuanto a valor óhmico suele ir impreso sobre la carcasa externa y los valores más usuales son desde 100 hasta 500.

Resistencia dependiente

Se tratan de resistencia no lineales construidas con materiales semiconductores, en este caso su valor óhmico va a depender de la variación de magnitudes físicas como la intensidad luminosa, el voltaje y la temperatura.

Al igual que las mencionadas anteriormente cuenta con varios tipos:

• Resistencia dependiente de la temperatura: Cuenta con un valor óhmico que depende de la temperatura. Dependiendo del tipo de variación que exista se puede hablar de NTC (Negative temperature Coefficient) o de PTC (Positive Temperature Coefficient). Si se habla de NTC, entonces el valor óhmico desciende a medida que la temperatura va aumentando, mientras que en la PTC desciende a medida que la temperatura disminuye.
• En cuanto al valor nominal de cada una ella se refiere a una temperatura de 25 °C, siendo mucho más precisas que los termómetros convencionales y los termopares convencionales, por lo que presentan aplicaciones en la regulación y medida de la temperatura, control y compensación.
• Resistencia dependiente de la luz: Se define como la resistencia LDR (Light Dependent Resistor), en donde su valor óhmico va a cambiar con la intensidad luminosa que incide sobre su superficie, a pesar de que la variación no es lineal. De la misma forma se afirma que se tratan de coeficientes negativos de luminosidad, es decir, a más luz, menor resistencia. Aquí se utilizan dispositivos de regulación, control y medida que estén relacionados con la luz, como lo son las células fotoeléctricas, detectores para alarmas y fotómetros.
• Resistencia dependiente de la tensión: Son conocidas como VDR (Voltage Dependent Resistor), la misma cuenta con un valor óhmico que varía dependiendo del voltaje aplicado entre sus extremos. De igual forma, disminuye con el aumento de la tensión aplicada y son utilizadas en los circuitos estabilizadores de tensión y en los dispositivos de protección contra sobretensiones.

¿Cuáles son los materiales con mejor resistencia eléctrica y cómo se mide?

A todo esto se le conoce como “Resistividad”, se trata de la resistencia eléctrica que tiene un determinado material y es una magnitud propia de cualquier elemento que depende directamente de su naturaleza y de la temperatura. La forma más común de poder obtener el valor de esta resistencia es matemáticamente.

Para ello será necesario aplicar esta fórmula:

• ρ=ρ0⋅(1+α⋅ΔT)

Donde sus variables indican lo siguiente:

• p0: Se trata de la resistividad a la temperatura ambiente, mayormente es de 20 °C y su unidad en el S.I es el ohmio por metro  Ω · m.
• α: Es el coeficiente propio de cada material, el mismo ofrece una idea de lo sensible que es la resistividad del material a los cambios de temperatura, mayormente este se mide en °C.
• ΔT: Significa la diferencia de la temperatura considerada con respecto a la temperatura ambiente, se puede decir que  es: ΔT = Tf - Tamb. Se tiene en cuenta que la temperatura ambiente normalmente es de 20 °C, por lo que quedará de la siguiente manera: ΔT = Tf – 20

De acuerdo con esto se puede decir que la resistividad de un material no va a depender de si cuenta con un conductor de mayor o menor sección o longitud, todo lo que contrario que sucede con la resistencia. Hay que tener muy en cuenta lo que los las unidades de resistividad, las mismas se pueden deducir despojándose de la ecuación de la propia resistencia, sabiendo que esta también se mide en ohmios.

Por lo tanto para ello se debe sustituir cada magnitud por su unidad en el sistema internacional y esto quedará de la siguiente manera:

• R=ρlS⇒Ω=ρmm2⇒ρ=Ωm2m=Ω⋅m

Como se puede ver, no resulta muy común tener la sección de un conductor en metro cuadrados, por lo que otra unidad muy utilizada para la resistividad es Ω·mm2/m. para poder hacer uso directamente de la ecuación de resistencia, será necesario colocar la longitud en metros y la sección en milímetros al cuadrado.

Cuando la temperatura es mayor, entonces se cumple la resistividad:

• Aumentan en los metales: Esto quiere decir que conduce peor cuando mayor es la temperatura.
• Disminuye en los semimetales: Es decir, que se conduce mejor cuanto mayor es la temperatura.

Dependiendo de la resistividad de los materiales estos se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Conductores si ρ < 10-5  Ω·m
• Semiconductores si 10-5 Ω·m < ρ < 106 Ω·m
• Aislantes si ρ > 10⁶Ω·m

Por lo tanto, se puede decir que cada que vez que un material tenga una resistencia eléctrica va a tener una resistividad, donde mayormente la resistividad de los metales va a aumentar con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuirá con el aumento de la temperatura.

De acuerdo con esto, aquí te dejamos una tabla con los materiales que tienen más resistividad: