La unidad de resistencia eléctrica es el ohmio, representado por la letra griega omega (Ω).
La ley de Ohm relaciona las tres magnitudes de tensión, intensidad y resistencia:
Tensión en voltios (V) = Intensidad de corriente en amperios (A) · Resistencia eléctrica del material en ohmios (Ω)
V = I · R
Potencia eléctrica en vatios (W) = Intensidad2 (A) · Resistencia (Ω)
P = I2 · R
Y también:
Potencia eléctrica en vatios (W) = Tensión (V) · Intensidad (A)
P = V · I
Para una potencia durante un período de tiempo se tiene:
Energía eléctrica = Potencia eléctrica (W) · Tiempo en segundos (t)
Ee = P · t
El voltaje o diferencia de potencial que existe en un circuito eléctrico cerrado depende de la resistencia que el conductor oponga al paso de la intensidad de corriente eléctrica, representada por los electrones libres que realizan el camino.
Aplicación práctica
Está ayudando a su sobrina a realizar una práctica de electricidad para el colegio y necesita comprar una lámpara para un circuito de corriente continua. La pila es de 12 voltios y la intensidad máxima de seguridad permitida en el circuito es de 0,03 amperios.
Calcule la potencia que deberá tener la lámpara y la resistencia que tendrá una vez montada y con el circuito cerrado.
SOLUCIÓN
Potencia eléctrica en vatios (W) = Tensión (V) · Intensidad (A)
P = V · I = 12 voltios · 0,03 amperios = 3,6 W
La potencia eléctrica es: P = I2 · R
Despejando el valor de la resistencia (R):
R = P / I2 = 3,6 W / 0,032 amperios = 4.000 ohmios (Ω)
Siempre existen las tres magnitudes de tensión, intensidad y resistencia, relacionadas por la ley de Ohm, cuando el circuito se encuentre cerrado o en carga.
Actividades
7. Cuando en su casa enciende y apaga la luz, ¿dónde está la resistencia eléctrica del circuito y por dónde llega a ella la corriente?
Materiales conductores, semiconductores y aislantes
Sabido es que un material conductor es el que permite el paso de la electricidad a través de él. En realidad, todos los materiales son conductores de la electricidad, pero, como cada uno es diferente, unos tienen más facilidad que otros para permitir el paso de los electrones libres.
Está en relación con los movimientos que se producen dentro del mismo cuerpo a nivel atómico, ya que por ejemplo los metales tienen sus átomos más quietos que los que contiene la madera.
De esta forma, un material, por su constitución propia, puede ser conductor, semiconductor o aislante:
1 Un material conductor permite el paso de electrones libres a través de él. Los metales, por su constitución atómica en forma de red, tienen menos movimientos en sus átomos, de forma que existen más huecos por donde los electrones libres pueden circular.
2 Un material aislante tiene sus átomos en continuo movimiento, de forma que no existen tantos huecos para el paso libre de los electrones. La madera y el plástico son algunos ejemplos de materiales aislantes de la electricidad.
3 Un material semiconductor es aquel que puede permitir el paso de los electrones libres a través de él dependiendo de las condiciones de temperatura a la que se encuentre, así como la radiación o la presión a la que esté sometido. El silicio (arena) es el material más utilizado en la electrónica para realizar circuitos en los que se necesita en ocasiones dejar pasar o no la electricidad a través del elemento.
La resistividad, nombrada mediante la letra griega ro (ρ), es la capacidad que tiene cada material de permitir el paso de los electrones a través de él. Varía bastante en cada material, incluso en los metales considerados siempre buenos conductores de la electricidad.
Actividades
8. Realizar de memoria un listado de materiales conductores y no conductores de la electricidad.
Corriente continua y alterna
Existen dos tipos de corriente eléctrica que se definen observando los cambios que se producen en sus variables de tensión y polaridad positiva o negativa.
La corriente continua (CC), también denominada AC, tiene a lo largo del tiempo de utilización siempre la misma tensión, de manera constante.
En la imagen se puede ver que la tensión es siempre la misma durante el tiempo de funcionamiento del circuito, siendo su polaridad positiva.
La corriente alterna (CA), también denominada DC, es la que cambia el valor de la tensión y su polaridad de positivo a negativo y de negativo a positivo de manera instantánea, siendo utilizada en casi todas las aplicaciones habituales en viviendas, edificios, iluminación, etc.
En el gráfico se observa que, durante el tiempo de utilización, la tensión en su avance varía el valor de cero al máximo y del máximo a cero, siendo su polaridad primero positiva y después negativa, describiendo una curva en forma senoidal.
El ciclo T se repite, siendo el número de ciclos por segundo lo que se llama frecuencia, que se mide en hercios (Hz). La corriente alterna en Europa es de 50 Hz, y en América de 60 Hz.
Sabía que...
Existe, además, un tipo de corriente llamada “pulsatoria” que tiene valores constantes de polaridad con picos y valles en su tensión.
El origen de la utilización de la corriente alterna se debe al descubrimiento de las propiedades magnéticas de la electricidad (Oersted), y con las que se puede generar electricidad en las centrales a partir de energía de movimiento mecánico de las aspas de una turbina.
Actividades
9. ¿No siente curiosidad por saber en qué consistió el experimento