Resistencias Eléctricas: Fundamentos y Aplicaciones

Los materiales se clasifican según su comportamiento frente al paso de la corriente eléctrica en:

• Conductores: Presentan muy poca oposición al flujo de corriente eléctrica.
• Aislantes: No permiten el paso de la corriente.
• Resistivos (o resistores): Se sitúan entre los conductores y aislantes, ofreciendo cierta resistencia al paso de la corriente.

Es importante diferenciar entre «Resistor» (dispositivo) y «Resistencia» (valor óhmico medido). En el diseño de materiales y dispositivos conductores, la resistividad (o su inversa, la conductividad) es la propiedad principal.

Se define la resistencia eléctrica como la oposición que presentan los cuerpos al paso de la corriente. Los electrones, en su desplazamiento, encuentran dificultad debido a choques y rozamientos con otras partículas. La resistencia depende del tipo de material (número de electrones libres) y de sus dimensiones físicas (longitud y grosor). Cada material tiene un coeficiente de resistividad característico, «ρ». La unidad de medida de la resistencia es el Ohmio (Ω).

La resistencia de un conductor se calcula con la siguiente fórmula:

La resistividad es la resistencia que ofrece un material por unidad de longitud y sección al paso de la corriente. La conductividad eléctrica es la propiedad inversa, es decir, la capacidad de un material para transmitir electricidad.

Influencia de la Temperatura en la Resistencia

En general, en los conductores metálicos (cobre, aluminio, hierro, etc.), la resistencia (R) aumenta con la temperatura.

Existen algunas particularidades:

• Constantán (aleación de cobre y níquel): La resistencia «R» no varía con la temperatura.
• Carbón: La resistencia «R» disminuye al aumentar la temperatura.
• Semiconductores (silicio, germanio, etc.): La resistencia «R» disminuye al aumentar la temperatura.

Cada material tiene un coeficiente de temperatura característico «α». La variación de la resistencia «R» con la temperatura se calcula con la siguiente fórmula:

La resistividad (ρ) es una constante de cada material que varía con la presión, la frecuencia y la temperatura:

En los materiales conductores metálicos, la resistividad aumenta con la temperatura:

Efectos Corona y Proximidad

En un hilo conductor con corriente continua, el movimiento de electrones es uniforme (pérdidas por efecto Joule uniformes). El efecto Joule es la transformación de energía cinética de los electrones en energía térmica, calentando el material.

Con corriente alterna, el campo magnético generado (tanto alrededor como en el interior del hilo) es también alterno. Esto induce corrientes en el propio conductor. En el centro del hilo, las corrientes principal e inducida se oponen, mientras que cerca de la superficie se suman. Este fenómeno, conocido como efecto corona, causa una distribución no uniforme de la densidad de corriente, aumentando las pérdidas por efecto Joule.

El campo magnético también induce corrientes en conductores cercanos (efecto de proximidad). Ambos efectos (corona y proximidad) aumentan con la frecuencia y la resistividad de los conductores. La norma española UNE 21144 establece cómo calcular la resistividad considerando estos efectos.

Resistores: Componentes Clave en Circuitos Eléctricos

Los resistores son componentes eléctricos pasivos donde la tensión aplicada es proporcional a la corriente que circula por ellos. Se fabrican con valores específicos de resistencia (1 Ω, 150 Ω, etc.) para controlar la intensidad y la tensión en circuitos eléctricos y electrónicos. Sus valores se expresan en miliohmios (mΩ), ohmios (Ω), kiloohmios (kΩ) o megaohmios (MΩ).

Los resistores se pueden conectar en serie, paralelo o en una combinación mixta.

Clasificación de los Resistores

Los resistores se clasifican en:

• Resistores Lineales

  La resistencia varía de forma lineal.

  • Lineales Fijos: Valor de resistencia constante, predeterminado por el fabricante.
  • Lineales Variables: Valor de resistencia ajustable dentro de ciertos límites (sin ajuste definitivo).
  • Lineales Ajustables: Valor de resistencia ajustable dentro de ciertos límites (con ajuste definitivo).

• Resistores No Lineales

  Su valor de resistencia varía de forma no lineal en función de magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.). Ejemplos: LDR, VDR, PTC y NTC.

Resistores Lineales Fijos

Tienen un valor nominal de resistencia constante y un comportamiento lineal. Son componentes pasivos.

Resistores Lineales Variables

Pueden variar su resistencia dentro de ciertos límites mediante un tercer terminal conectado a un contacto móvil (desplazamiento angular o longitudinal). Son componentes pasivos. Dos tipos comunes son:

• Potenciómetros
• Reóstatos

Resistores Lineales Ajustables (Trimmer)

Los resistores ajustables, o Trimmer, se utilizan para ajustes definitivos en un circuito (controles de ganancia, polarización, etc.). Su acceso suele estar restringido al personal técnico. Son elementos de precisión para ajustes finos en circuitos internos.

Resistores No Lineales

Su valor óhmico varía de forma no lineal en función de magnitudes físicas (temperatura, tensión, luz, campos magnéticos, etc.). Funcionan como sensores. Los tipos principales son:

• Termistores (NTC y PTC): La resistencia varía con la temperatura.
  • NTC (Negative Temperature Coefficient): ↓T → ↑R
  • PTC (Positive Temperature Coefficient): ↑T → ↑R
  
• Varistores (VDR): La resistencia varía con la tensión (↑V → ↓R).
• Fotorresistores (LDR): La resistencia varía con la luz incidente (↑Luz → ↓R).