Transmisión de corriente eléctrica

Conductores. Resistores. Resistencia. Leyes, medición y resistencia eléctrica. Electricidad. Intensidad. Circuitos

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b) Resistores de Valor Variable: Aquellos cuya resistencia cambia de valor por una acción física externa.

b1) Potenciómetros. Son aquellos dispositivos en que existe una relación entre el desplazamiento del cursor y la resistencia entre los terminales de salida. Los potenciómetros pueden ser lineales y logarítmicos.

b1.1) Potenciómetros Lineales. Aquellos cuya variación de resistencia es proporcional al desplazamiento del cursor.

b1.2) Potenciómetros Logarítmicos. Aquellos cuya variación de resistencia está en relación logarítmica con el desplazamiento del cursor

Simbología: En general, cualquier potenciómetro, ya sea lineal, logarítmico, de eje o longitudinal, de uso general o de precisión, puede ser simbolizado mediante:

b2) Reóstatos. Los reóstatos son dispositivos cuya resistencia puede ser modificada por acción manual, generalmente se emplean en sistemas de alta potencia.

b3) Resistores Especiales. Aquellos construidos en base a semiconductores y cuya resistencia se modifica por un agente físico externo.

b3.1) Termistor. Es un semiconductor cuya resistencia varía con la variación de la temperatura. Los del tipo PTC (Coeficiente Positivo de Temperatura), aumentan su resistencia con el aumento de temperatura, en cambio los del tipo NTC (Coeficiente Negativo de Temperatura), disminuyen su resistencia con el aumento de temperatura.

b3.2) LDR. Aquel dispositivo cuya resistencia varía conforme varía la luz incidente sobre su superficie expuesta: a mayor intensidad de luz incidente presenta menor resistencia y a menor intensidad de luz mayor resistencia.

4.4. CÓDIGO DE COLORES. Como los resistores de película de carbón son los más abundantes en aplicaciones electrónicas, merece especial atención el conocimiento del código de colores adoptado universalmente por los fabricantes.

Identificar un resistor no es una tarea muy complicada, note que la mayoría, salvo los de montaje superficial, poseen 4 bandas de colores, 3 de idénticas proporciones y una más alejada de éstas. Estas bandas representan el valor real del resistor incluyendo su porcentaje de tolerancia o error siguiendo un código de colores estándar. En primer lugar tratamos de identificar el extremo que corresponde a la banda de tolerancia del resistor, que en la mayoría de los casos suele ser dorada (5%) o (algo más raro) plateada (10%). Una vez localizada ésta la dejamos de lado, (literalmente a la derecha), vamos al otro extremo y leemos la secuencia:

  • Primera banda: corresponde al primer dígito del valor.

  • Segunda banda: corresponde al segundo dígito del valor.

  • Tercera banda: representa al exponente, o número de ceros a agregar.

  • Cuarta banda: porcentaje de tolerancia.

Los colores corresponden a valores estandarizados como se detallan:

Colores

1ª Cifra

2ª Cifra

Multiplicador

Tolerancia

Negro

-

0

0

'Transmisión de corriente eléctrica'
-

Marrón

1

1

x 10

'Transmisión de corriente eléctrica'
1%

Rojo

2

2

x 102

'Transmisión de corriente eléctrica'
2%

Naranja

3

3

x 103

'Transmisión de corriente eléctrica'
-

Amarillo

4

4

x 104

'Transmisión de corriente eléctrica'
-

Verde

5

5

x 105

'Transmisión de corriente eléctrica'
0.5%

Azul

6

6

x 106

'Transmisión de corriente eléctrica'

Violeta

7

7

x 107

'Transmisión de corriente eléctrica'

Gris

8

8

x 108

'Transmisión de corriente eléctrica'

Blanco

9

9

x 109

'Transmisión de corriente eléctrica'

Oro

'Transmisión de corriente eléctrica'

'Transmisión de corriente eléctrica'

x 10-1

'Transmisión de corriente eléctrica'
5%

Plata

'Transmisión de corriente eléctrica'

'Transmisión de corriente eléctrica'

'Transmisión de corriente eléctrica'
x 10-2

'Transmisión de corriente eléctrica'
10%

'Transmisión de corriente eléctrica'
Sin color

'Transmisión de corriente eléctrica'

'Transmisión de corriente eléctrica'

'Transmisión de corriente eléctrica'

'Transmisión de corriente eléctrica'
20%

 

 

 

 

 

Ejemplo 1a: 'Transmisión de corriente eléctrica'
'Transmisión de corriente eléctrica'


'Transmisión de corriente eléctrica'
Si los colores son: Marrón - Negro - Rojo - Oro), su valor en ohms es:
'Transmisión de corriente eléctrica'
1'Transmisión de corriente eléctrica'
0'Transmisión de corriente eléctrica'
x 100'Transmisión de corriente eléctrica'
± 5 %    =   1000     =   1 K 

Ejemplo 1b:

Esto nos da para el ejemplo de la fig. 1 los siguientes valores:

1º banda = amarillo = 4
2º banda = violeta = 7
3º banda = rojo = 100
4º banda = dorado = 5%
Entonces: (47)(100) = 4700  o vulgarmente 4k7 con un 5% de tolerancia.

Ejemplos 2,3,4:

1º banda = naranja = 3

1º banda = verde = 5

1º banda = amarillo = 4

2º banda = naranja = 3

2º banda = azul = 6

2º banda = violeta = 7

3º banda = naranja = 1000

3º banda = amarillo = 100000

3º banda = marron = 10

4º banda = dorado = 5%

4º banda = dorado = 5%

4º banda = plata = 10%

33 x 1000 = 33000 ohms

56 x 100000 = 560000 ohms

47 x 10 = 470 ohms

Ejemplos 5,6,7:

1º banda = marron = 1

1º banda = marron = 1

1º banda = rojo = 2

2º banda = negro = 0

2º banda = negro = 0

2º banda = rojo = 2

3º banda = negro = 1

3º banda = dorado = 0.1

3º banda = dorado = 0.1

4º banda = dorado = 5%

4º banda = dorado = 5%

4º banda = dorado = 5%

10 x 1= 10 ohms

10 x 0.1 = 1 ohm

22 x 0.1 = 2.2 ohms

Nótese que la mayoría de valores corresponden a un patrón ya establecido para primer y segundo dígito, (dependiendo de la tolerancia), siendo común en unidades del 5% valores para el 1º y 2º dígito de 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 51, 56, 68, 75 y 82 como los más comunes. Esto es una buena guía para el caso de que nos equivoquemos y leamos las bandas de colores al revés.

Error frecuente:

¿Qué sucedería si estuviésemos leyendo un resistor que ha recalentado y el dorado es indistinguible del amarillo? Probamos invirtiendo el resistor de la fig. 1a:

1º banda = amarillo = 4
2º banda = rojo = 2
3º banda = violeta = 10000000
4º banda = dorado = 5%

es decir tendríamos un valor de resistencia de: 42 por 10000000 = 420000000 !!! al 5%

El inicio 42 no es numeración normal para un resistor del 5% y un valor de 420 M para un resistor es algo absurdo, ya que más que un resistor parecería un aislante.

En electrónica de consumo (doméstica y profesional), los valores de resistencia más comunes están en el orden de 10 ohms a 1 Mohm, valores de 0.1 a 0.47 ohms son comunes fuentes de alimentación y amplificadores de audio y valores de 4.7 a 22 Mohms suelen aparecer en puntas de prueba de alta impedancia o en equipos que trabajan con alta tensión por lo que en ocasiones para determinar el valor de un resistor, (y sobre todo si éste esta carbonizado o sus colores borrados), a veces es necesario completar el código de colores con un poco de sentido común.


4.5. RESISTORES DE MONTAJE SUPERFICIAL SMD (SURFACE MOUNTED DEVICE)

Identificar el valor de un resistor SMD es más fácil que para un resistor convencional ya que las bandas de colores se reemplazan por equivalentes numéricos y así se estampan en la superficie del resistor, la banda indicadora de tolerancia desaparece y se la "supone" en base al número de dígitos, es decir: un número de tres dígitos nos indica en esos tres dígitos el valor del resistor, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de un resistor con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica en los cuatro dígitos su valor y nos dice que se trata de un resistor con una tolerancia de error del 1%.

- Primer dígito: corresponde al primer dígito del valor.

- Segundo dígito: corresponde al segundo dígito del valor.

- Tercer dígito (5%): representa al exponente, o "números de ceros" a agregar (fig. 1).

- Tercer dígito (1%): corresponde al tercer dígito del valor (fig. 2).

- Cuarto dígito (1%): representa al exponente, o "número de ceros" a agregar.

Ejemplos.

1: Resistores con 3 dígitos (5%)

650

332

472

1º dígito = 6

1º dígito = 3

1º dígito = 4

2º dígito = 5

2º dígito = 3

2º dígito = 7

3º dígito = 100 = 1

3º dígito = 102 = 100

3º dígito = 102 = 100

65 x 1 = 65 ohms

33 x 100 = 3300 ohms

47 x 100 = 4700 ohms

2: Resistores con 4 dígitos (1%)

1023

1000

2492

1º dígito = 1

1º dígito = 1

1º dígito = 2

2º dígito = 0

2º dígito = 0

2º dígito = 4

3º dígito = 2

3º dígito = 0

3º dígito = 9

4º dígito = 103 = 1000

4º dígito = 100 = 1

4º dígito = 102 = 100

102 x 1000 = 102 Kohms

100 x 1 = 100 ohms

249 x 100 = 24.9 Kohms


  Como en los dispositivos SMD el espacio disponible es muy pequeño, se procura en lo posible aprovechar este espacio optimizando la información presentada. Esta optimización puede en algunos casos causar confusión, sin embargo todos los valores son interpretables.

3: Otras formas de especificación en resistores SMD.

- Para el primer caso, al resistor nominado 47, se le ha aplicado una costumbre común en muchos fabricantes que es la supresión del cero innecesario. Es decir estamos ante un resistor que normalmente debería tener estampado el número 470 (47ohms), pero que se le ha quitado el 0 por conveniencia. Este es un caso común en prácticamente todos los resistores con 2 cifras. Note que el valor de resistencia indicado no hubiese cambiado, aún cuando tuviera estampado el número 470 o 4700, solo su porcentaje de tolerancia o error.

- En el segundo caso, en el resistor nominado 1R00 la R representa al punto decimal, es decir deberíamos leer "uno-punto-cero-cero". Aquí el cuarto dígito no solo nos dice que se trata de un exponente cero sino que también su existencia manifiesta la importancia de la precisión (1%). Se trata simplemente de un resistor de 1 ohm con una desviación máxima de error de +/- 0.5%.

- El tercer caso, (1R2) es similar al anterior, sin embargo a diferencia de este se le ha aplicado la supresión del cero por lo que deberíamos entender que se trata de un resistor de 1.2 ohms con una tolerancia del 5% de error.

- Para el cuarto caso, (R33), tenemos el valor 0.33 al cual se le suprimió el cero. La ausencia de un cuarto dígito nos dice que se trata de un resistor "común" de 0.33 ohm 5%.

- El último caso es uno de los más comunes y en general abundan en muchas placas con dispositivos SMD. El 000 nos dice que se trata de un resistor de cero ohms, es decir un simple conductor. Esto es debido a que la densidad del trazado es tan alta que no queda otro remedio que recurrir al viejo "puente". En otros casos estos componentes son usados como protección fusible aprovechando las dimensiones reducidas del material conductor.

4.6. ASOCIACIÓN DE RESISTORES.

En el montaje de sistemas electrónicos suele suceder que un determinado valor de resistencia no esté disponible entre los valores normalizados, o en su defecto que no se disponga del valor buscado en un determinado momento. Para solucionar este tipo de problema se recure a la asociación de dos o más resistores en una de las formas siguientes: Asociación serie y asociación paralela.

4.6.1. ASOCIACIÓN SERIE. Es aquella en que los resistores se disponen uno a continuación de otro haciendo que el terminal “final” de uno de ellos coincida eléctricamente con el terminal “inicial” de la siguiente, y así sucesivamente hasta el último resistor de todo el arreglo:

Rab = R1 + R2 + R3 + ...

Así, estos tres resistores pueden reemplazar a uno solo cuya resistencia sea Rab:

4.6.2. ASOCIACIÓN PARALELO.

En este caso, los terminales de todos los resistores están unidos de manera que todos los terminales “iniciales” están unidos en un nodo común, en tanto que los terminales “finales” están unidos en otro nodo común.

4.7. MEDICIÓN DE RESISTENCIA ELÉCTRICA.

Para efectuar la medición de la resistencia en un resistor o en cualquier otro dispositivo de dos terminales, debemos asegurarnos que al menos uno de sus terminales se encuentre en condición de desconectado de un circuito eléctrico energizado, entonces, las puntas de prueba del instrumento ya sea analógico o digital se colocan directamente sobre los terminales del dispositivo.

4.7.1. OHMÍMETRO ANALÓGICO.

Para medir la resistencia de un dispositivo usando multímetro analógico, se escoge un rango de medición de resistencia en el cual se ha establecido un factor de multiplicación para el valor al cual apunta la aguja en la escala óhmica del panel frontal. Debe tomarse en cuenta que cada vez que se hace una selección de rango, se debe realizar una calibración de ajuste a cero ohms tocando entre sí las puntas de prueba y usando la perilla de ajuste.

4.7.2. OHMÍMETRO DIGITAL.

Para medir la resistencia de un dispositivo usando multímetro digital, debe tomarse en cuenta que este instrumento no necesita calibración y que sus rangos de selección no son factores de multiplicación: son valores máximos de escala. Además el resultado numérico dado en la pantalla proporciona un valor de lectura directa sin tener que emplear factores de multiplación.

AUTOEVALUACIÓN # 2.

CUESTIONARIO VERDADERO - FALSO

1. Para que exista circulación de corriente eléctrica por el conductor es necesario que en sus extremos exista una diferencia de potencial. ( )

2. Intensidad de corriente es el flujo de electrones a través de la sección de un conductor. ( )

3. En los materiales eléctricos, los portadores de carga en movimiento no encuentran ningún problema para desplazarse a través de un material. ( )

4. La unidad de resistencia eléctrica es el siemens. ( )

5. El resistor es un dispositivo eléctrico que presenta resistencia eléctrica al paso de la corriente a través de él. ( )

6. Resistores de valor fijo son aquellos que mantienen variable su resistencia después de su fabricación. ( )

7. Cuando la variación de resistencia es proporcional al desplazamiento del cursor es un potenciómetro lineal. ( )

8. Un termistor cuya resistencia aumenta con la temperatura es un NTC. ( )

CUESTIONARIO DE RESPUESTA BREVE

1. ¿ Qué es corriente eléctrica?

2. ¿ Cuándo se dice que una corriente es continua?

3. Que se requiere para la medición de la intensidad de la corriente eléctrica.

4. Defina resistencia eléctrica.

5. ¿ Qué es un LDR?

6. Un resistor de carbón tiene un valor de 1 000 / 5 %. Indique los colores que lo definen.

7. ¿ Cuáles son los valores de resistores más comunes utilizados en la electrónica de consumo?.

8. ¿Cuál es el objeto de asociar en serie a los resistores?.

9. ¿ Cuál es el procedimiento para medir resistencia con un ohmímetro?

CUESTIONARIO DE ALTERNATIVA MÚLTIPLE

1. La corriente eléctrica se produce por el desplazamiento

a). De protones en un conductor

b). De electrones a lo largo de un conductor

c). De neutrones en un átomo

d). De iopnes a lo largo de un conductor

2. La intensidad relaciona la carga que pasa por un conductor determinado en la unidad.

a) De longitud

b) De masa

c) De tiempo

d) De longitud y tiempo

3. En aplicaciones electrónicas es más usual trabajar con submúltiplos del ampere

a) KA

b) MA

c) mA

d) TA

4. Resistencia Eléctrica es la dificultad que oponen los cuerpos al paso de la corriente eléctrica, convirtiendo la energía eléctrica en:

a) Velocidad

b) Fuerza Eléctrica.

c) Calor que luego deberá ser disipado.

d) Campo Eléctrico

5. El termistor es un semiconductor cuya resistencia varía con la variación:

a) De la Corriente aplicada.

b) Del voltaje aplicado.

c) De la temperatura.

d) De la luz que incide en él.

6. Indique el valor que corresponde al resistor:

a) 33  al 5%

b) 33 K al 10%

c) 330  al 5%

d) 33 K al 5%

7. En los resistores de Montaje Superficial (SMD), un número de 3 dígitos nos indica en esos tres dígitos:

a) El valor de la potencia

b) El valor del resistor.

c) El valor de la temperatura que soporta.

d) El valor del voltaje que se debe aplicar.

8. En la asociación paralela de dos resistores de distinto valor, el equivalente:

a) Es igual al menor de ellos.

b) Es mayor que el menor de ellos

c) Es menor que el menor de ellos

d) Es igual a la mitad del mayor de ellos

TEMA DE TERTULIA VIRTUAL: TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN DE RESISTORES.

5. EL CIRCUITO ELÉCTRICO

Es una trayectoria cerrada de los electrones a través de un conductor en el cual existe una fuente de voltaje y un dispositivo de consumo denominado carga.

6. LEYES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES.

Son leyes físicas universales que se cumplen en todo circuito o sistema eléctrico. Éstas son la Ley de Ohm y las Leyes de Kirchhoff.

6.1. LEY DE OHM. Se cumple en todo dispositivo eléctrico y relaciona las tres magnitudes eléctricas fundamentales, tanto el voltaje como la corriente y la resistencia eléctrica.

6.1.1. ENUNCIADO. “La corriente que fluye en un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia u oposición que presenta dicho circuito”. Matemáticamente:

donde: I = corriente en Amperes

V = voltaje en Volts.

R = resistencia en Ohms.

Las identidades derivadas de la relación anterior son:

6.1.2. APLICACIONES.

Supongamos que se tiene una linterna que funciona con dos pilas de 1.5V conectadas en serie, las cuales proporcionan un voltaje de 3v para un foquito cuyo filamento presenta 80 Ohms de resistencia. En este caso, si deseamos averiguar la cantidad de corriente entregada al foquito sólo basta aplicar la relación matemática de la Ley de Ohm:

entonces:

o también I = 37.5 mA

6.2. LEYES DE KIRCHHOFF.

Mediante estas leyes es posible calcular en forma simple la distribución de corriente y los voltajes en diferentes puntos de una red o circuito eléctrico.

Los conceptos previos para enunciar las leyes de Kirchhoff serían:

Nodo Aparente; es la unión solamente de dos ramas eléctricas.

Nodo Real; es la unión de tres o mas ramas eléctricas

6.2.1. PRIMERA LEY DE KIRCHHOFF: Establece la forma como se distribuyen las intensidades de corriente entre las ramas de un circuito eléctrico.

6.2.1.1. Enunciado. “La suma algebraica de las intensidades de corriente eléctrica que llegan o salen de un nodo (aparente o real) debe ser igual a cero”.

Nodo A I1 + I2 - I3 + I4 = 0

También puede ser enunciada de la siguiente manera: “ La sumatoria de las intensidades de corriente entrante al nodo debe ser igual a la sumatoria de las intensidades salientes del nodo”.

Nodo A:  Ie =  Is

6.2.1.2. Aplicaciones. Para el circuito de la fig. determinar el valor de la intensidad Iz.

3A 2A

I z

Iz = 3A + 2A

! Iz = 5A

6.2.2. SEGUNDA LEY DE KIRCHHOFF: Permite demostrar la forma como el voltaje se distribuye en una malla.

6.2.2.1. Enunciado. “En una malla eléctrica el voltaje total aplicado, es igual a la suma algebraica de las caídas de tensión en los elementos resistivos que conforman dicha malla. “

También podemos enunciarlo de la siguiente manera: “La suma algebraica de las fems. en una malla es igual a la suma algebraica de las caídas de tensiones en la misma malla”

  =  IR

6.2.2.2. Aplicación. En el circuito mostrado, hallar el valor de Ix cuando entre a y b se aplica un voltaje de 18V.

Solución: El primer paso es obtener el equivalente paralelo de las resistencias de 4.7K y 6.8K. Emplearemos la regla práctica para dos resistores en paralelo:

y como ambos valores están dados en K entonces también el resultado tendrá las unidades de K, por ello sólo emplearemos los valores numéricos:

luego: Req = 2.78K

ahora tendremos un circuito serie conectado a la fuente de 18V:

La corriente total se obtiene mediante la aplicación de la Ley de Ohm:

Entonces:

Con este resultado retornamos al circuito original:

Al aplicar la Ley de Ohm, se obtiene en el resistor de 3.3 K un voltaje de: (2.96mA)(3.3K) = 9.77V

Y por la 2da. Ley de Kirchhoff, el voltaje en los resistores en paralelo será de: 18V - 9.77V = 8.23V, por tanto, la corriente en el resistor de 6.8K resultará 8.23V/6.8K = 1.21 mA, el cual es el valor de la corriente buscada Ix.

Una forma de comprobar este resultado es mediante el uso de la Primera Ley de Kirchhoff: primero encontramos la corriente en el resistor de 4.7K, esta es: 8.23V/4.7K = 1.75 mA, ahora, si sumamos esta corriente y la corriente Ix debe resultar la corriente total:

1.21 mA + 1.75mA = 2.96 mA, la cual coincide con la corriente total obtenida en principio.

AUTOEVALUACIÓN # 3.

CUESTIONARIO VERDADERO - FALSO

1. El circuito eléctrico es una trayectoria abierta de los electrones a través de un conductor en el cual existe una fuente de voltaje y una carga. ( )

2. La Ley de Ohm relaciona las tres magnitudes eléctricas fundamentales: EL voltaje, la corriente y la resistencia eléctrica. ( )

3. El nodo real es la unión de sólo dos ramas eléctricas. ( )

4. La segunda Ley de Kirchhoff demuestra la forma en que la corriente se distribuye en una malla. ( )

5. La primera Ley de Kirchhoff establece la forma en que se distribuyen las intensidades de corriente entre las ramas de un circuito eléctrico. ( )

CUESTIONARIO DE RESPUESTA BREVE

1. Enuncie la Ley de Ohm

2. Enuncie la Primera Ley de Kirchhoff

3. ¿De qué otra forma puede enunciarse la 2da. Ley de Kirchhoff?.

4. Exprese la Ley de Ohm mediante una relación matemática.

CUESTIONARIO DE ALTERNATIVA MÚLTIPLE

1. Todo circuito eléctrico está constituido por un conductor, un dispositivo de consumo denominado carga y

a) Una fuente de voltaje

b) Movimiento de iones

c) Un dispositivo Aislante

d) Un instrumento de medición

2. En el enunciado de la Ley de Ohm se hace mención de tres magnitudes eléctricas:

a) El voltaje, la corriente y el tiempo

b) La intensidad, eL voltaje y la resistencia.

c) El voltaje, la velocidad y el tiempo.

d) La corriente, el voltaje y la longitud

3. A un resistor de 50  se le aplica un voltaje de 100 V, entonces soportaría una intensidad de corriente de:

a) 5 A

b) 2 A

c) 3 A

d) 10 A

4. El Voltaje, la corriente y la resistencia son magnitudes:

a) Químicas.

b) Físicas.

c) Eléctricas.

d) Mecánicas.

5. Un nodo real es la unión:

a) De dos o más ramas eléctricas.

b) de tres o más ramas eléctricas.

c) de varios nodos virtuales.

d) de ninguna rama eléctrica.

3X

2X

X

3R

2R

R

Resistencia

Longitud o Ángulo

3.3K

a b

R1 R2 R3

b

a

R1

R2

R3

Rab

'Transmisión de corriente eléctrica'

b

a

R1

R2

R3

R1

R2

R3

a

b

b

a

Rab

'Transmisión de corriente eléctrica'

Potenciómetro de Eje

Potenciómetro Longitudinal

Potenciómetro Longitudinal

Potenciómetro de Eje

6.8K

Ix

b

a

4.7K

2.78K

4.7K

3.3K

Ix

IT

+

18V

-

3.3K

6.8K

a

b

+

18V

-

2.96mA