Bienvenidos a la clase de Introducción a la
Física
Prof Di
Mauro luiginaveronicadimauro@gmail.com
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Resistencia
eléctrica
Todos los materiales tienen una propiedad que limita
el movimiento ordenado de las cargas, y que recibe el nombre de resistencia
eléctrica. Esta oposición a la circulación de una corriente eléctrica se
puede medir, y sus efectos se pueden sumar, de modo que estamos en presencia de
una magnitud, cuya unidad de medida es el ohm.
La propiedad de resistencia eléctrica de un material
depende de tres factores:
ü Del elemento con que está fabricado (resistividad).
ü De su longitud.
ü De su sección transversal.
Estos tres factores se relacionan en la siguiente
ecuación:
Donde ρ es la resistividad, L es la longitud y S es
la sección transversal del material.
Ley de Ohm
La Ley de Ohm,
postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las
leyes fundamentales de la
electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las
unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:
ü Tensión
o voltaje "E", en volt (V).
ü Intensidad
de la corriente " I ", en ampere (A).
ü Resistencia
"R" en ohm de
la carga o consumidor conectado al circuito.
El flujo de corriente que circula por un circuito
eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje
aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia de la carga que tiene conectada.
Circuito eléctrico
Para
manipular la electricidad, se necesitan circuitos eléctricos. Se definen
como el conjunto de elementos que, conectados entre sí, permiten el paso de la
energía eléctrica y la transforman en otro tipo de energía (lumínica,
magnética, térmica, etc.). Los circuitos eléctricos pueden estar conectados en serie,
en paralelo y de manera mixta, que es una combinación de estos
dos últimos.
Decimos
que varios elementos de un circuito van conectados en serie cuando van
colocados uno a continuación del otro, de manera que por todos estos circula la
misma intensidad de corriente. La diferencia de potencial entre la entrada del
primero y la salida del último es igual a la suma de los voltajes en cada uno
de los elementos.
Vab
= Vax + Vxy + Vyb
Aplicando
la ley de Ohm:
I . RT = I . R1 + I . R2 + I . R3 = I.(R1 + R2 +
R3)
La
resistencia total es la suma de las resistencias de cada resistor conectado en
serie.
RT = R1 + R2 + R3
En un circuito serie, la
resistencia total aumenta a medida que se agregan resistores.
Decimos que varios elementos de un circuito están conectados
en paralelo cuando se conectan entre sí los inicios de cada receptor y,
del mismo modo, todos los finales.
Un circuito paralelo tiene más de un “camino” o ramificación,
a través de los cuales fluye la corriente eléctrica. En la figura,
representamos tres resistores en paralelo; en el nudo a, la corriente se
deriva a los tres resistores, de modo que la corriente total de un circuito en
paralelo es igual a la suma de las corrientes en sus ramificaciones.
I
= I1 + I2 + I3
Entre los nudos a y b, hay tres “hilos”
que contienen los resistores 1, 2 y 3; la diferencia de potencial Vab es
común a los tres.
Si aplicamos la ley de Ohm:
La inversa de la resistencia
equivalente resulta de sumarlas inversas de cada una de las resistencias.
La resistencia total de un circuito en paralelo
disminuye a medida que se añaden más resistores.
En un circuito combinado, existen asociaciones en serie
acopladas en paralelo, o asociaciones en paralelo conectadas en serie.
Potencia eléctrica
Todos los aparatos que utilizan electricidad tienen la
capacidad para transformarla en otro tipo de energía (lumínica, calorífica,
mecánica, etc.). Cada uno se caracteriza por su potencia. Esta magnitud es
la rapidez con que la energía se transforma o se transmite de un sistema a
otro. En símbolos, la potencia se escribe de la manera siguiente:
Que en términos eléctricos resulta de multiplicar la
causa (diferencia de potencial) por el efecto (intensidad de la corriente), de
modo que:
P = V . I
Hay otras dos formas de calcular la potencia, que
surgen de aplicar la ley de Ohm.
P = I2 . R
P = V2 / R
Efecto Joule
En un conductor por el que circula una corriente
eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en
calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por
el que circulan. Esto aumenta la energía interna del conductor, lo que se hace
apreciable con el aumento de su temperatura. Este fenómeno se conoce como
efecto Joule.
La cantidad de energía calorífica producida por una
corriente eléctrica depende directamente del cuadrado de la intensidad de la
corriente, del tiempo en que esta circula por el conductor y de la resistencia
que este pone al paso de la corriente:
Q = I2 . R . t
Trabajo práctico
1. Hallar la resistencia equivalente del circuito e
indicar cuánto vale la corriente total del mismo. Datos: R1=4Ω, R2=6Ω, V=20v
2. Hallar la resistencia equivalente del circuito e
indicar cuánto vale la corriente total del mismo. Indicar además las corrientes
que circulan por R2 y R4 y sus caídas de potencial. Datos: R1=6Ω, R2=12Ω,
R3=2Ω, R4=6Ω, V=40v
3. Calcular la potencia de un horno eléctrico de una
pizzería, que tiene una resistencia de 8 ohms, y por el cual circula una
corriente de 27,5 amperios.
4. Calcular la
resistencia de una plancha teniendo en cuenta que la potencia indicada por el
fabricante es de 1600 W y la diferencia de potencial de la red eléctrica es de
220 V.
