Capítulo 12: Ley de Ohm, Resistencia y Conductancia

Ley de Ohm, Resistencia y Conductancia

La Ley de Ohm fue descubierta en 1781 en Inglaterra por Henry Cavendich, pero fue Georg Simon Ohm, un físico alemán que en 1827 escribió un artículo sobre esta ley, sin conocer el trabajo hecho por Cavendich.

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Ley de ohm

El voltaje entre los extremos de un conductor es directamente proporcional a la corriente que fluye a través del material.

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Resistencia

Es una medida de la oposición al paso de la corriente.

Unidad de resistencia

La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio u ohm (Ω).

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Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro u ohmetro.

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Resistencia lineal

Cuando se hace una gráfica de V contra I de un resistor se obtiene una línea que pasa por el origen. La ecuación es lineal con m = R como pendiente de la recta. Resistor es el elemento. Resistencia es la propiedad.

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Si este cociente es constante entonces el elemento es un resistor lineal. Normalmente se considera que la resistencia es una cantidad positiva.

Resistor no lineal

Cualquier resistor que no sea lineal será descrito como resistor no lineal.

Algunos resistores no lineales son los diodos zener, lo diodos túnel, los fusibles, etc.

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Resistencia positiva

La resistencia positiva (así es normalmente) se opone al paso de la corriente, es decir, a mayor voltaje mayor corriente: Según la Ley de Ohm si graficaras la función V = IR, con I como variable independiente, y V como variable dependiente, te darías cuenta que R es la pendiente, o sea, la resistencia es la medida en que crece el voltaje conforme crece la corriente.

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Resistencia negativa

Pero qué pasaría si al aumentar la corriente, el voltaje no aumentara sino más bien disminuyera. Sería lo contrario de una resistencia positiva ¿verdad? Es esa la resistencia negativa, la resistencia en la cual a medida que la corriente sube, el voltaje disminuye.

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En realidad es algo teórico, ya que no vas a encontrar resistencias negativas en la vida real; es un concepto que se usa normalmente para modelar el funcionamiento de varios semiconductores, como el UJT, que en algunos casos presentan comportamientos resistivos.

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El resistor lineal es un elemento ideal. Es solo un modelo matemático de un dispositivo físico. La razón voltaje-corriente (resistencia) del dispositivo físico es aproximadamente constante solo dentro de ciertos rangos de corriente, voltaje o potencia, y depende también de la temperatura y otros factores ambientales.

Símbolo para el resistor

Observe que V = IR, con la corriente entrando por el signo positivo, para satisfacer la convención pasiva de signos.

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Potencia de un resistor

Un resistor es un elemento pasivo que no puede entregar potencia ni almacenar energía. El producto voltaje por corriente representa la potencia absorbida por el resistor. Esta potencia absorbida aparece físicamente como calor y siempre es positiva.

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 Ejemplo 1 Ley de Ohm

Conectar un resistor de carbono de 100 ohm y 2 watt entre las terminales de una fuente de 110 voltios. Si se hace esto sin verificar relaciones se llevará un buen susto.

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> significa “mucho mayor que”.

Se le pide a un resistor soportar una potencia 60 veces superior a la cual está diseñado.

El máximo voltaje al cual puede conectarse un resistor de 100 ohm y 2 watt es:

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Muy inferior a los 110 voltios de la fuente.

Y la corriente máxima que puede soportar es

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Pero se ha forzado a que circule una corriente de:

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Casi 8 veces la que puede soportar.

Cortocircuito

El cortocircuito se produce normalmente por los fallos en el aislante de los conductores, cuando estos quedan sumergidos en un medio conductor como el agua o por contacto accidental entre conductores aéreos por fuertes vientos o rotura de los apoyos.

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Un cortocircuito es una resistencia de cero ohmios. R = 0 ohm

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Un cortocircuito implica resistencia cero y voltaje cero para cualquier corriente.

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Circuito abierto

Un circuito abierto es un circuito en el cual no circula la corriente eléctrica por estar éste interrumpido o no comunicado por medio de un conductor eléctrico. El circuito al no estar cerrado no puede tener un flujo de energía que permita a una carga o receptor de energía aprovechar el paso de la corriente eléctrica y poder cumplir un determinado trabajo. El circuito abierto puede ser representado por una resistencia eléctrica o impedancia infinitamente grande.

Se le denomina así a los circuitos cuya trayectoria de corriente tiene alguna interrupción. Aunque existe una diferencia de potencial o voltaje, no hay corriente.

Un circuito abierto es una resistencia infinita.

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Un circuito abierto implica resistencia infinita y corriente cero para cualquier voltaje.

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El siguiente esquema no es algo que por ahora se vaya a montar en una práctica de laboratorio, pues podríamos quemar la fuente, pero es un resumen gráfico de los conceptos anteriores:

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Ejemplo 2 Ley de Ohm

Encontrar R si V = – 8 voltios,        I = -5 mA

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Ejemplo 3 Ley de Ohm

Encontrar P si I = -5 A, R = 2,2 ohm

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Ejemplo 4 Ley de Ohm

Encontrar I si R = 8 ohm y P = 200 mW

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Conductancia

Se define como la razón de la corriente al voltaje, o el inverso multiplicativo de la resistencia.

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Mide la capacidad de un material para conducir la corriente. Se nombró así por el ingeniero alemán Werner von Siemens.

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La unidad de conductancia es el siemens [S].

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Para representar conductancias se usa el mismo símbolo de las resistencias.

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Este parámetro es especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy pequeños, como es el caso de los conductores eléctricos. Esta relación solo es aplicable en el caso de circuitos puramente resistivos.

Relación entre resistencia y conductancia

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Ejemplo 5 Ley de Ohm

Encontrar G si V = 2,5 voltios, I = 100 mA

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Lecturas recomendadas

  1. ¿Qué es un valor de referencia de la conductancia?

Battery Conductance Reference Values

La conductancia de la batería se mide evaluando la respuesta de tensión ante una pequeña y seleccionada señal de corriente de CA de frecuencia aplicada brevemente a la batería. La medición de conductancia resultante ofrece la información necesaria de la batería sin necesidad de tener que descargar por completo la batería. Cuando una batería se descarga, su conductancia y su capacidad se ven reducidas con una caída simultánea de energía de manera predecible debido al desgaste de los materiales activos conductores. Por tanto, la conductancia es una indicación del estado de la batería, así como una función del estado de carga de una batería. Ver artículo completo en:

http://es.stationary-power.com/conductance-reference-values/Reference-Value-Development/

Videos Recomendados

  1. La Ley de Ohm

http://www.youtube.com/watch?v=2XJYl1AmpUs

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