La resistencia eléctrica

Artículos teóricos

Seguramente te habrás dado cuenta de que cada vez que hemos hablado de circulación de la corriente electrica hemos dicho que lo hace a través de un conductor o un hilo conductor. A nadie se le ocurriría hacer un circuito con hilo de nylon porque jamás conseguiría que la corriente eléctrica circulara a través de él. Al hablar de hilos conductores nos referimos a hilos o cables metálicos ya que son este tipo de materiales los que mejor conducen la corriente eléctrica. De hecho existen materiales que permiten el paso de la corriente a su través sin apenas ninguna dificultad. Estos materiales son los llamados CONDUCTORES y la plata se lleva la palma de todos ellos siendo el metal mejor conductor que existe.

Sin embargo, el metal conductor más utilizado en instalaciones eléctricas no es la plata, como cabe suponer debido a su alto precio, sino el cobre. Sin ser tan buen conductor como la plata, su precio mas bajo y su gran ductilidad (propiedad de poder deformarse de forma continuada sin romperse) que permite obtener hilos muy finos, hacen del cobre el conductor eléctrico por excelencia en la mayoria de las industrias. En este artículo vamos a hablar de los buenos y los malos conductores de la electricidad, pasando por los que están en la zona intermedia. ¿Nos sigues?.

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Vistos desde el punto de vista eléctrico, los materiales que son buenos conductores de la electricidad son aquellos cuyos átomos se desprenden con facilidad de los electrones de su última órbita. Estos electrones, los de la última capa del átomo, reciben el nombre de "electrones de valencia" y la última capa en la que orbitan "órbita de valencia". Recordemos esto ya que es muy importante para el próximo estudio de los semiconductores:

Los electrones de la última órbita del átomo se llaman "electrones de valencia" y son los responsables de que el material del que forman parte sea o no buen conductor

Pero no todos los tipos de átomos sueltan electrones con la misma facilidad que lo hacen los que componen la plata o el cobre. Hay átomos que "no dejan", por decirlo así, que sus electrones de valencia se separen de ellos y la razón la veremos en los artículos dedicados a los semiconductores. Estos átomos "se resisten" a convertirse en átomos excitados y permanecen estables todo el tiempo. Es cierto que algunos electrones logran "escapar" de la severa atracción de la que son objeto por parte de su nucleo, pero en cantidades bastantes mas pequeñas que en los materiales que son buenos conductores. Además, esta oposición aumenta o disminuye en función de la temperatura y esto lo tendremos muy en cuenta cuando nos toque estudiar las válvulas de vacio (efecto termoiónico) y también los transistores.

A los materiales que no son tan buenos conductores como la plata o el cobre pero permiten que haya algo de corriente eléctrica a su través, dependiendo esta de las condiciones a que sean sometidos (ya hablaremos de cuales son estas condiciones), se les conoce comunmente como SEMICONDUCTORES. Ejemplo de estos son el germanio, el silicio o el selenio.

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Pero también existen aquellos materiales que son absolutamente ineficaces para conducir la electricidad. Sus átomos no permiten en absoluto que los electrones de valencia escapen a su control de manera que en su interior prácticamente no existen electrones libres. A estos se les llama AISLANTES porque no permiten que la corriente eléctrica circule a través de ellos. Más adelante veremos el motivo por el que los átomos de ciertos materiales son tan estables que sus electrones de valencia están "desganados" y no tienden a escapar de la atracción de su núcleo y sin embargo los de otros cuerpos, como el cobre o la plata, si se separan con mucha facilidad y se convierten en electrones libres haciendo conductor al cuerpo del que forman parte.

Podemos decir entonces que un determinado tipo de material será más o menos conductor dependiendo de la "dificultad" que oponga al paso de la corriente eléctrica. En electricidad y electrónica, a esta "dificultad" se le conoce como la RESISTENCIA ELÉCTRICA del conductor o, en su caso, del semiconductor o del aislante. Hasta los mejores conductores oponen alguna resistencia a la corriente eléctrica, aunque esta oposición puede llegar a ser mínima, pero siempre ejercerá cierta influencia sobre la corriente eléctrica que circula a su través. Afirmamos, por lo tanto, que en un circuito compuesto de un generador y un hilo conductor conectado a el, para una misma tensión del generador la intensidad de corriente eléctrica dependerá de la mayor o menor resistencia  que oponga el conductor a su paso. Según todo lo visto en los párrafos precedentes, definimos el concepto:

RESISTENCIA ELÉCTRICA ES LA DIFICULTAD QUE TODO CONDUCTOR OPONE AL PASO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA, DETERMINANDO LA INTENSIDAD QUE CIRCULA POR ÉL

Llegados a este punto deberíamos preguntarnos... ¿Y de que depende la resistencia que ofrece un conductor? Pués existen TRES FACTORES DETERMINANTES:

1. La naturaleza atómica del conductor.
2. Su longitud
3. Su grosor

El primer punto ya lo hemos estudiado en este artículo y hemos visto que dependiendo de la estructura atómica del material, este se comportará como un conductor, como un semiconductor o como un aislante y esto nos lleva a la conclusión de que cada sustancia tiene una naturaleza que le confiere mayor o menor conductividad. Esta mayor o menor conductividad, o contemplado desde otro punto de vista, esta mayor o menor resistencia característica de cada sustancia se conoce como RESISTENCIA ESPECÍFICA o también como RESISTIVIDAD. Este parámetro se representa con la letra griega ρ (rho minúscula) y podemos definirlo como la resistencia que ofrece una sustancia cuando tiene la unidad de longitud y la unidad de sección a una temperatura de cero grados centígrados (ya hemos dicho al principio de este artículo que la temperatura influye en la resistencia que oponen los cuerpos al paso de la corriente eléctrica), aunque en la práctica la mayoría de las veces la temperatura se da a 20 o 25 grados centígrados. El coeficiente de resistividad se especifica en ohmios por metro.

He aquí el coeficiente de resistividad de algunos materiales a 20 grados centígrados de temperatura: para la plata 0,016 ohm/m, para el cobre 0,017 ohm/m, para el aluminio 0,028 ohm/m, para el cinc 0,056 ohm/m, para el hierro 0,105 ohm/m, platino 0,106 ohm/m, oro 0,024 ohm/m, niquel 0,1 ohm/m, estaño 0,139 ohm/m, mercurio 0,942 ohm/m, plomo 0,204 ohm/m, carbón 50 ohm/m, latón 0,08 ohm/m. Analicemos los otros dos puntos anteriores:

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La longitud. Es del todo lógico pensar que cuanto mas largo sea un conductor mayor camino deberán recorrer los electrones y por lo tanto mas obstáculos tendrán que sortear. Los roces que sufrirán los electrones libres serán mayores y por lo tanto la resistencia aumentará. Para calcular la resistencia de un conductor el factor longitud siempre se da en metros.

La sección o grosor. Es fácil adivinar que, tal como al aumentar la longitud del conductor aumenta su resistencia porque aumentan los obstáculos a sortear, al aumentar su sección también aumentan los "huecos" por los que los electrones pueden "colarse". Las posibilidades de roce disminuyen en este caso ya que los electrones disponen de mas sitio por donde pasar. Es como cuando circulamos por una autopista con mucho tráfico; cuanto más carriles tenga mas fluido y rápido será el tráfico a su través ¿no es cierto?. La sección de un conductor se da siempre en milímetros cuadrados.

Una vez que hemos dejado claro lo anterior, podemos dar la fórmula para calcular la resistencia (expresada en ohmios) de un conductor en función de su resistividad, de su longitud y de su sección:

Como ya hemos dicho y ahora hacemos hincapié, al aplicar esta fórmula para el cálculo de la resistencia de un conductor debemos de utilizar la longitud "L" en metros y la sección "s" en milímetros cuadrados. El resultado lo vamos a obtener en ohmios, que es la unidad de resistencia eléctrica. La definición de ohmio acordada internacionalmente y de forma estandarizada (mas adelante hablaremos de la definición técnica que tiene que ver con la d.d.p. y la intensidad de corriente) es la siguiente:

Un ohmio es la resistencia que presenta al paso de la corriente una columna de mercurio de 106,3 centímetros de longitud y una sección de 1 milímetro cuadrado cuando esta se encuentra a una temperatura de cero grados centígrados y a una presión atmosférica considerada normal

También a nivel internacional, el ohmio se representa con la letra griega Ω (omega mayúscula) y como la mayoría de las unidades utilizadas en electrónica tiene sus múltiplos y submúltiplos. Los mas utilizados son el kilohmio (KΩ) que corresponde a 1000 ohmios, el megaohmio (MΩ) que es un millón de ohmios, el miliohmio (mΩ) que es una milésima parte de ohmio y por último el microhmio (µΩ) que es una millonésima parte de ohmio.

Al hablar de ohmios no podemos terminar este artículo sin decir ni una palabra del hombre que dio el nombre a esta unidad de medida. Georg Simon Ohm fué un físico y matemático alemán que se le conoce principalmente por sus trabajos con las corrientes eléctricas. Desarrolló una de las leyes mas utilizadas en el cálculo eléctrico y electrónico, la famosa ley de Ohm. Pero de esto hablaremos en el siguiente artículo. Nos vemos allí.

 
C O M E N T A R I O S   
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La resistencia eléctrica

#2 BHW » 15-04-2017 15:01

This page certainly has all the information I needed concerning this subject and didn't know who to ask.

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RE: La resistencia eléctrica

#1 regina » 23-01-2011 21:39

muy bien explicado, resumido,claro y practico. tengo 20 años, estudio ingenieria, y aunque no crean todavia la forma didactica me es atractiva para el comprendimiento de los temas. de todos modos quisiera saber por qué razón la temperatura modifica la resistencia, ¿es por la agitacion de los electrones?
gracias

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