5.4IMPEDANCIA

La impedancia es la oposición que presenta un circuito al paso de la corriente alterna.

Es un valor vectorial compuesto en su parte real por un valor de resistencia y en su parte

imaginaria por un valor de reactancia y se calcula de la siguiente manera:

Donde:

Z = Impedancia medida en Ohms

R = Resistencia medida en Ohms

X = Reactancia total medida en Ohms

Se puede observar, por ejemplo, que en un altavoz la impedancia es diferente para

cada frecuencia, por lo que los fabricantes publican "curvas de impedancia". Estas curvas

nos dan idea de la impedancia nominal del altavoz, su impedancia mínima, así como sus

características de resonancia. Por ejemplo, un altavoz de cono al aire mostrará un pico de

impedancia en la frecuencia de resonancia.

Si medimos un altavoz con un multímetro nos dará una lectura diferente,

normalmente menor, que la impedancia nominal del altavoz. Por ejemplo, un altavoz de 8

ohmios podrá darnos una lectura de 6 ohmios. La razón de estas diferencias está en que el

multímetro mide la resistencia, no la impedancia. La resistencia es la oposición al paso de

la corriente continua y tiene un único valor, mientras que la impedancia es la oposición al

paso de la corriente alterna, por lo que es función de la frecuencia y tiene tantos valores

como frecuencias se utilicen en el mismo circuito.

Lo que sucede es que estos elementos (la bobina y el condensador) causan una

oposición al paso de la corriente alterna (además de un desfase), pero idealmente no causa

ninguna disipación de potencia, como si lo hace la resistencia (La Ley de Joule).

En La bobina y las corrientes y el condensador y las corrientes se vio que hay un

desfase entre las corrientes y los voltajes, que en el primer caso es atrasada y en el segundo

caso, es adelantada.

El desfase que ofrece una bobina y un condensador, son opuestos, y si estos llegaran

a ser de la misma magnitud, se cancelarían y la impedancia total del circuito sería igual al

valor de la resistencia. (Ver la fórmula anterior)

La fórmula anterior se gráfica:

Se puede ver que las reactancias se grafican en el eje Y (el eje imaginario) pudiendo

dirigirse para arriba o para abajo, dependiendo de si es más alta la influencia de la bobina o

el condensador y las resistencias en el eje X. (solo en la parte positiva del eje X). El valor

de la impedancia (la línea diagonal) será:

La aplicación de la ley de Ohm a los circuitos en los que existe una corriente alterna

se complica por el hecho de que siempre estarán presentes la capacitancia y la inductancia.

La inductancia hace que el valor máximo de una corriente alterna sea menor que el valor

máximo de la tensión; la capacitancia hace que el valor máximo de la tensión sea menor

que el valor máximo de la corriente. La capacitancia y la inductancia inhiben el flujo de

corriente alterna y deben tomarse en cuenta al calcularlo.

5.5 LA LEY DE OHM

El ohmio (también ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los

materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con la letra W o con el símbolo o

letra griega Ω (omega).

El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una

columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm2, a

una temperatura de 0º Celsius.

Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente eléctrica, como

son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensión (V) y la resistencia (R) que ofrecen

los materiales o conductores.

La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por

un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e

inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente

en la siguiente fórmula o ecuación:

Donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas, tenemos que:

I = Intensidad en amperios (A)

V = Diferencia de potencial en voltios (V)

R = Resistencia en ohmios (W o Ω).

Léase: La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensión o diferencia

de potencial (en voltios) dividido o partido por la resistencia (en ohmios).

De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohmio (1 W o Ω) es el valor que posee una

resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un voltio (1 V) de

tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A).

La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra (R) y la

fórmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su

valor (en su relación con la intensidad y la tensión) derivada de la fórmula general de la

Ley de Ohm, es la siguiente:

5.6ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO

Los conceptos anteriormente explicados se utilizan para el estudio de la electrostática,

estudio de las cargas eléctricas estáticas, y de las cargas en movimiento. En los circuitos

eléctricos de corriente alterna las cargas eléctricas circulan a través de los conductores

eléctricos, veamos cómo se aplican los conceptos anteriores a un circuito eléctrico.

Un circuito eléctrico está formado por 5 tipos de componentes:

1. Generador, es el elemento que genera el campo eléctrico que hace mover las cargas.

Es necesario que transforme una energía, mecánica, química, lumínica, en energía eléctrica.

Esta energía estará asociada a un campo eléctrico, pero la magnitud que se utiliza para

medirla es el potencial eléctrico.

2. Receptor, son los elementos por los que circulan las cargas eléctricas, en los mismos

la energía eléctrica se transforma en otro tipo de energía. La energía transformada vendrá

dada por la expresión vista anteriormente: W = Q’ . (Ua - Ub )

3. Conductores, son los elementos que unen generador y receptor. Si los consideramos

ideales en todo el recorrido de un conductor el campo eléctrico es el mismo, lo que quiere

decir que no hay diferencia de potencial entre dos extremos del mismo, en la práctica todo

conductor está formado por un material de manera que su comportamiento no es ideal.

4. Elementos de maniobra. Permiten conectar y desconectar los elementos entre si, son

los interruptores, conmutadores, etc.

5. Elementos de protección. Protegen la instalación ante posibles problemas como

cortocircuitos o sobrecargas.

5.7TIPOS DE RESISTENCIAS

Para todos los tipos de resistencias se puede distinguir su valor en ohmios, la

potencia que son capaces de disipar y el voltaje máximo que soportan.

En general podemos distinguir entre resistencias cuya utilidad es la de convertir la

energía eléctrica en calor, como por ejemplo la resistencia de un horno o de un secador de

pelo y las resistencias utilizadas en electrónica que, si bien generan un calor, tienen

distintas funciones dentro de un circuito electrónico.

Las resistencias calefactores suelen estar formadas por un hilo de un material

conductor con la longitud y sección adecuadas para disipar la energía calorífica que se va a

generar.

Un tipo especial de resistencias calefactoras son los “reostatos” que permiten variar

el valor de resistencia.

5.16.1.Resistencias empleadas en electrónica

RESISTENCIAS FIJAS

RESISTENCIAS DE HILO BOBINADO.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse,

y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están

constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de

rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico.

RESISTENCIAS DE CARBÓN PRENSADO.- Estas fueron también de las primeras

en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por

grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.

RESISTENCIAS DE PELÍCULA DE CARBÓN.- Este tipo es muy habitual hoy día,

y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato

sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.

Se consiguen así resistencias con una tolerancia del 5% o mejores, además tienen un

ruido térmico inferior a las de carbón prensado, ofreciendo también mayor estabilidad

térmica y temporal que éstas.

RESISTENCIAS VARIABLES. POTENCIÓMETROS

En su construcción se pueden utilizar las tecnologías anteriores, permiten modificar

el valor de la resistencia entre sus tres conexiones.

RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE OTRA MAGNITUD

Empleadas en electrónica para detectar alguna magnitud.

FOTORRESISTENCIA. LDR.

Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye

con el aumento de intensidad de luz incidente. Se construyen de sulfuro de

cadmio, que al absorber luz da más movilidad a los electrones.

TERMISTORES

Resistencias dependientes de la temperatura.

NTC, su valor de resistencia disminuye con la temperatura.

PTC, su valor de resistencia aumenta con la temperatura.

Están construidos mediante algún óxido de metal.

5.16.2. ASOCIACIÓN DE RESISTENSIAS EN SERIE, PARALELO Y MIXTO

Cuando en un circuito hay conectadas distintas resistencias entre sí, llamaremos

resistencia equivalente a aquella resistencia única que si la sustituyéramos en el circuito

por las anteriores consume la misma energía. Si hiciéramos la sustitución los valores de

voltaje e intensidad del resto del circuito no se verían afectados.

La intensidad que circula por las resistencias es la misma.

La resistencia equivalente es igual a la suma de las resistencias conectadas.

R = R1 + R2 + R3

5.16.1.1 ASOCIACIÓN EN PARALELO

Las resistencias están sometidas a la misma diferencia de potencial.

La resistencia equivalente cumple que el inverso del equivalente es igual a la suma de los

inversos.

1R

= 1R1

+ 1R2

+ 1R3

5.16.1.2 ASOCIACIÓN MIXTA DE RESISTENCIAS

En los casos en que haya combinaciones de

resistencias en serie y paralelo, para simplificar y

llegar a una resistencia única, se deberán de ir

reduciendo las asociaciones sencillas en serie y en

paralelo hasta dar con una única resistencia.

Ejemplo.