Cómo Funciona Un Resistor

Una resistencia es un componente eléctrico pasivo de dos terminales que implementa la resistencia eléctrica como elemento de circuito. En los circuitos electrónicos, la función de un resistor es muy simple, se utiliza para reducir el flujo de corriente, ajustar los niveles de señal, dividir voltajes, sesgar elementos activos y terminar líneas de transmisión, entre otros usos. Las resistencias de alta potencia que pueden disipar muchos vatios de energía eléctrica como calor, pueden utilizarse como parte de los controles de motores, en sistemas de distribución de energía o como cargas de prueba para generadores.

Los resistores fijos tienen resistencias que sólo cambian ligeramente con la temperatura, el tiempo o la tensión de funcionamiento. Las resistencias variables se pueden utilizar para ajustar los elementos del circuito (como un control de volumen o un atenuador de lámpara), o como dispositivos de detección de calor, luz, humedad, fuerza o actividad química.

¿Cómo es el funcionamiento de una resistencia eléctrica?

Las resistencias o resistores son elementos comunes de las redes eléctricas y los circuitos electrónicos y son ubicuas en los equipos electrónicos. Las resistencias prácticas como componentes discretos pueden estar compuestas de varios compuestos y formas. Los resistores también se implementan dentro de los circuitos integrados.

La función eléctrica de un resistor se especifica por su resistencia: las resistencias comerciales comunes se fabrican en un rango de más de nueve órdenes de magnitud. El valor nominal de la resistencia se encuentra dentro de la tolerancia de fabricación indicada en el componente.

El comportamiento de una resistencia ideal está dictado por la relación especificada por la ley de Ohm. La ley de Ohm establece que el voltaje (V) a través de una resistencia es proporcional a la corriente (I), donde la constante de proporcionalidad es la resistencia (R). Por ejemplo, si una resistencia de 300 ohmios se conecta a través de los terminales de una batería de 12 voltios, entonces una corriente de 12 / 300 = 0,04 amperios fluye a través de esa resistencia.

Las resistencias prácticas también tienen alguna inductancia y capacitancia que afectan la relación entre el voltaje y la corriente en los circuitos de corriente alterna.

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El ohmio (símbolo: Ω) es la unidad SI (Sistema Internacional) de resistencia eléctrica, llamada así por Georg Simon Ohm. Un ohmio equivale a un voltio por amperio. Dado que las resistencias se especifican y fabrican en una amplia gama de valores, las unidades derivadas de miliohmio (1 mΩ = 10-3 Ω), kilohm (1 kΩ = 103 Ω) y megohm (1 MΩ = 106 Ω) también son de uso común.

Resistencias en serie y en paralelo

La resistencia total de los resistores conectados en serie es la suma de sus valores de resistencia individuales y la resistencia total de los resistores conectados en paralelo es el recíproco de la suma de los recíprocos de las resistencias individuales.

Una red de resistencias que es una combinación de conexiones en paralelo y en serie puede dividirse en partes más pequeñas que son una cosa u otra. Algunas redes complejas de resistencias no pueden resolverse de esta manera, lo que requiere un análisis de circuito más sofisticado. Generalmente, la transformación Y-Δ, o métodos matriciales, pueden ser usados para resolver tales problemas.

Disipación de potencia

En cualquier momento, la potencia P (vatios) consumida por un resistor de resistencia R (ohmios) se calcula como:

P = I²R = IV =V²/R

Donde V (voltios) es el voltaje a través de la resistencia y I (amperios) es la corriente que fluye a través de ella. Usando la ley de Ohm, las otras dos formas pueden ser derivadas. Esta potencia se convierte en calor que debe ser disipado por el paquete de la resistencia antes de que su temperatura aumente excesivamente.

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Las resistencias se clasifican en función de su máxima disipación de potencia. Las resistencias discretas en los sistemas electrónicos de estado sólido suelen tener una potencia de 1/10, 1/8 o 1/4 vatio. Por lo general, absorben mucho menos de un vatio de energía eléctrica y requieren poca atención a su potencia nominal.

Las resistencias necesarias para disipar cantidades sustanciales de potencia, especialmente utilizadas en fuentes de alimentación, circuitos de conversión de potencia y amplificadores de potencia, se denominan generalmente resistencias de potencia; esta designación se aplica de forma imprecisa a las resistencias con una potencia nominal de 1 vatio o superior. Las resistencias de potencia son físicamente más grandes y pueden no utilizar los valores preferidos, los códigos de color y los paquetes externos que se describen a continuación.

Si la potencia media disipada por una resistencia es superior a su potencia nominal, puede producirse un daño en el resistor, alterando permanentemente su resistencia; esto es distinto del cambio reversible de resistencia debido a su coeficiente de temperatura cuando se calienta. La disipación excesiva de potencia puede elevar la temperatura de la resistencia hasta un punto en el que puede quemar la placa de circuito o los componentes adyacentes, o incluso provocar un incendio. Hay resistencias antideflagrantes que fallan (circuito abierto) antes de que se recalienten peligrosamente.

Debido a que puede haber una mala circulación de aire, altitud o altas temperaturas de operación, las resistencias pueden ser especificadas con una disipación nominal más alta que la que se experimenta en servicio. Todas las resistencias tienen un valor de voltaje máximo; esto puede limitar la disipación de potencia para valores de resistencia más altos.

Propiedades no ideales

Los resistores prácticos tienen una inductancia en serie y una pequeña capacitancia paralela; estas especificaciones pueden ser importantes en aplicaciones de alta frecuencia. En un amplificador o preamplificador de bajo ruido, las características de ruido de una resistencia pueden ser un problema. El coeficiente de temperatura de la resistencia también puede ser motivo de preocupación en algunas aplicaciones de precisión.

La inductancia no deseada, el exceso de ruido y el coeficiente de temperatura dependen principalmente de la tecnología utilizada en la fabricación de la resistencia. Una familia de resistencias discretas también se caracteriza por su factor de forma, es decir, el tamaño del dispositivo y la posición de sus cables (o terminales), que es relevante en la fabricación práctica de circuitos que los utilizan.

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También se especifica que las resistencias prácticas tienen una potencia máxima que debe exceder la disipación de potencia anticipada de esa resistencia en un circuito en particular: esto es lo que más preocupa en las aplicaciones de electrónica de potencia. Las resistencias de mayor potencia son físicamente más grandes y pueden requerir disipadores de calor. En un circuito de alta tensión, a veces se debe prestar atención a la tensión de trabajo máxima nominal de la resistencia. Aunque no hay un voltaje mínimo de trabajo para una resistencia dada, el no tener en cuenta la capacidad máxima de una resistencia puede causar que la resistencia se incinere cuando la corriente pasa a través de ella.