Comprender el papel de la resistencia en un circuito eléctrico es el primer paso para comprender cómo los circuitos pueden alimentar varios dispositivos. Los elementos resistivos impiden el flujo de electrones y, al hacerlo, permiten que la energía eléctrica se convierta en otras formas.
Definición de resistencia

Resistencia eléctrica
es una medida de oposición a El flujo de corriente eléctrica. Si considera que los electrones que fluyen a través de un cable son análogos a las canicas que ruedan por una rampa, la resistencia es lo que sucedería si se colocaran obstrucciones en la rampa, haciendo que el flujo de canicas disminuya a medida que transfieren parte de su energía a las obstrucciones. >

Otra analogía sería considerar la desaceleración del flujo de agua a medida que pasa a través de una turbina en un generador hidroeléctrico, haciendo que se agite a medida que la energía se transfiere del agua a la turbina.

La unidad de resistencia SI es el ohmio (Ω) donde 1 Ω \u003d kg⋅m ^{2⋅s −3⋅A −2.
Fórmula para resistencia}

La resistencia de un conductor puede ser calculado como:
R \u003d \\ frac {ρ L} {A}

donde ρ
es la resistividad del material (una propiedad que depende de su composición), L
es la longitud del material y A
es el área de la sección transversal.

En la siguiente tabla se puede encontrar resistividad para diferentes materiales: https://www.physicsclassroom.com/class /circuitos /Lesso n-3 /Resistencia

Se pueden buscar valores de resistividad adicionales en otras fuentes.

Tenga en cuenta que la resistencia disminuye cuando un cable tiene un área de sección transversal mayor A. Esto se debe a que el cable más ancho puede dejar pasar más electrones. La resistencia aumenta a medida que aumenta la longitud del cable porque la longitud más grande crea un camino más largo lleno de resistividad que quiere oponerse al flujo de carga.
Resistencias en un circuito eléctrico

Todos los componentes del circuito tienen una cierta cantidad de resistencia; sin embargo, hay elementos específicamente llamados resistencias
que a menudo se colocan en un circuito para ajustar el flujo de corriente.

Estas resistencias a menudo tienen bandas de colores que indican su resistencia.

(inserte un cuadro que muestre el código de color y describa cómo funciona)

Por ejemplo, una resistencia con bandas amarillas, violetas, marrones y plateadas tendría un valor de 47 × 10 ^{1 \u003d 470 Ω con 10 por ciento de tolerancia.
Resistencia y Ley de Ohm}

La ley de Ohm establece que el voltaje V
es directamente proporcional a la corriente I
donde la resistencia R
es la constante de proporcionalidad. Como una ecuación, esto se expresa como:
V \u003d IR

Dado que la diferencia de potencial en un circuito dado proviene de la fuente de alimentación, esta ecuación deja en claro que el uso de diferentes resistencias puede ajustar directamente la corriente en un circuito. Para un voltaje fijo, la resistencia alta crea una corriente más baja, y la resistencia baja causa una corriente más alta. Resistencias no óhmicas

Una resistencia no no óhmica
es una resistencia cuyo valor de resistencia no permanecen constantes, pero en cambio varían según la corriente y el voltaje.

Una resistencia óhmica, por el contrario, tiene un valor de resistencia constante. En otras palabras, si graficara V
vs. I
para una resistencia óhmica, obtendría un gráfico lineal con una pendiente igual a la resistencia R
.

Si creara un gráfico similar para una resistencia no óhmica, no sería lineal. Sin embargo, esto no significa que la relación V \u003d IR ya no se aplique; todavía lo hace. Simplemente significa que R
ya no está fijo.

Lo que hace que una resistencia no sea óhmica es que si aumenta la corriente a través de ella, se calienta significativamente o emite energía de alguna otra manera. Las bombillas son excelentes ejemplos de resistencias no óhmicas. A medida que aumenta el voltaje a través de una bombilla, también lo hace la resistencia de la bombilla (ya que ralentiza la corriente al convertir la energía eléctrica en luz y calor). Como resultado, el gráfico de voltaje frente a corriente para una bombilla tiene una pendiente creciente.
Resistencia efectiva de las resistencias en serie

Podemos usar la ley de Ohm para determinar la resistencia efectiva de las resistencias conectadas en serie. Es decir, resistencias conectadas de extremo a extremo en una línea.

Suponga que tiene n
resistencias, R _{1, R 2, ... R < sub> n
conectado en serie a una fuente de alimentación de voltaje V
. Dado que estas resistencias están conectadas de extremo a extremo, creando un solo bucle, sabemos que la corriente que pasa por cada una de ellas debe ser la misma. Luego podemos escribir una expresión para la caída de voltaje V i
a través de la resistencia i ^{th en términos de R i
y la corriente I
:
V_1 \u003d IR_1 \\\\ V_2 \u003d IR_2 \\\\ ... \\\\ V_n \u003d IR_n}}

Ahora la caída de voltaje total en todas las resistencias en el circuito debe sumar el voltaje total suministrado al circuito:
V \u003d V_1 + V_2 + ... + V_n

La resistencia efectiva del circuito debe satisfacer la ecuación V \u003d IR _{eff donde V
es el voltaje de la fuente de alimentación y I
es la corriente que fluye desde la fuente de energía. Si reemplazamos cada V i
con la expresión en términos de I
y R i
, y luego simplificamos, obtenemos:
V \u003d V_1 + V_2 + ... + V_n \u003d I (R_1 + R_2 + ... + R_n) \u003d IR_ {eff}}

Por lo tanto:
R_ {eff} \u003d R_1 + R_2 + ... + R_n

Esto es agradable y simple. ¡La resistencia efectiva de las resistencias en serie es solo la suma de las resistencias individuales! Sin embargo, lo mismo no es cierto para las resistencias en paralelo.
Resistencia efectiva de las resistencias en paralelo

Las resistencias conectadas en paralelo son resistencias cuyos lados derechos se unen en un punto del circuito, y cuyos todos los lados izquierdos se unen en un segundo punto del circuito.

Supongamos que tenemos resistencias n
conectadas en paralelo a una fuente de voltaje V
. Como todas las resistencias están conectadas a los mismos puntos, que están directamente conectados a los terminales de voltaje, entonces el voltaje a través de cada resistencia también es V
.

La corriente a través de cada resistencia se puede encontrar de la ley de Ohm:
V \u003d IR \\ implica I \u003d V /R \\\\ \\ begin {alineado} \\ text {So} &I_1 \u003d V /R_1 \\\\ &I_2 \u003d V /R_2 \\\\ &... \\\\ &I_n \u003d V /R_n \\ end {alineado}

Cualquiera que sea la resistencia efectiva, debe satisfacer la ecuación V \u003d IR _{eff, o equivalente I \u003d V /R eff, donde I
es la corriente que fluye desde la fuente de energía.}

Dado que la corriente que proviene de la fuente de energía se ramifica a medida que ingresa a las resistencias, y luego vuelve a juntarse, sabemos que:
I \u003d I_1 + I_2 + ... + I_n

Sustituyendo nuestras expresiones por I _{i
obtenemos:
I \u003d V /R_1 + V /R_2 + ... + V /R_n \u003d V (1 /R_1 + 1 /R_2 + ... + 1 /R_n) \u003d V /R_ {eff}}

Por lo tanto, obtenemos la relación:
1 /R_ {eff} \u003d 1 /R_1 + 1 /R_2 + ... + 1 /R_n \\\\ \\ text {or} \\\\ R_ {eff} \u003d (1 /R_1 + 1 /R_2 + ... + 1 /R_n) ^ {- 1}

Una cosa para notar ab Esta relación es que una vez que comienza a agregar resistencias en serie, la resistencia efectiva se vuelve menor que cualquier resistencia individual. Esto se debe a que al agregarlos en paralelo, le está dando a la corriente más caminos a través de los cuales puede fluir. Esto es similar a lo que sucede cuando ampliamos el área de la sección transversal en la fórmula de resistencia en términos de resistividad.
Potencia y resistencia

La potencia disipada en un elemento del circuito viene dada por P \u003d IV donde < em> I
es la corriente a través del elemento y V
es la caída potencial a través de él.

Usando la ley de Ohm, podemos derivar dos relaciones adicionales. Primero, reemplazando V
con IR
, obtenemos:
P \u003d I (IR) \u003d I ^ 2R

Y segundo, reemplazando I
con V /R
obtenemos:
P \u003d V /R (V) \u003d V ^ 2 /R Ejemplos

Ejemplo 1: Si tuviera que colocar un 220 Ω, Resistencia de 100 Ω y 470 Ω en serie, ¿cuál debería ser la resistencia efectiva?

En serie, las resistencias simplemente se suman, por lo que la resistencia efectiva sería:
R_ {eff} \u003d 220 + 100 + 470 \u003d 790 \\ text {} \\ Omega

Ejemplo 2: ¿Cuál sería la resistencia efectiva del mismo conjunto de resistencias en paralelo?

Aquí usamos la fórmula para resistencia en paralelo:
R_ {eff } \u003d (1/220 + 1/100 + 1/470) ^ {- 1} \u003d 60 \\ text {} \\ Omega

Ejemplo 3: ¿Cuál sería la resistencia efectiva de la siguiente disposición:

(inserte una imagen similar a la que está en la biblioteca de medios)

Primero tenemos que ordenar las conexiones. Tenemos una resistencia de 100 Ω conectada a una resistencia de 47 Ω en serie, por lo que la resistencia combinada de esos dos se convierte en 147 Ω.

Pero ese 147 Ω está en paralelo con 220 Ω, creando una resistencia combinada de (1 /147 + 1/220) ^{-1 \u003d 88 Ω.}

Finalmente, 88 Ω está en serie con la resistencia de 100 Ω, lo que hace que el resultado sea 100 + 88 \u003d 188 Ω.

Ejemplo 4: ¿Cuánta potencia se disipa a través del conjunto de resistencias en el ejemplo anterior cuando se conecta a una fuente de 2 V?

Podemos usar la relación P \u003d V ^{2 /R para obtener P \u003d 4/188 \u003d 0.0213 vatios.}