RESISTENCIA
"Oposición a la acción de una fuerza"
TIPOS DE RESISTENCIA
RESISTENCIA ELÉCTRICA
Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán GEORGE OHM, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:
En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.
La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal)
RESISTENCIA AERODINÁMICA
Se denomina resistencia aerodinámica, o simplemente resistencia, a la fuerza que sufre un cuerpo al moverse a través del aire, y en particular a la componente de esa fuerza en la dirección de la velocidad relativa del cuerpo respecto del medio. La resistencia es siempre de sentido opuesto al de dicha velocidad, por lo que habitualmente se dice de ella que, de forma análoga a la de friccion, es la fuerza que se opone al avance de un cuerpo a través del aire.
De manera más general, para un cuerpo en movimiento en el seno de un fluido cualquiera, tal componente recibe el nombre de resistencia fluidodinámica. En el caso del agua, por ejemplo, se denomina resistencia hidrodinámica.
RESISTENCIA A LA RODADURA
La resistencia a la rodadura se presenta cuando un cuerpo rueda sobre una superficie, deformándose uno de ellos o ambos. Como veremos, no tiene sentido alguno hablar de resistencia a la rodadura en el caso de un sólido rígido (indeformable) que rueda sobre una superficie rígida (indeformable).
El concepto de coeficiente de rodadura es similar al de coeficiente de rozamiento, con la diferencia de que este último hace alusión a dos superficies que deslizan o resbalan una sobre otra, mientras que en el coeficiente de rodadura no existe tal resbalamiento entre la rueda y la superficie sobre la que rueda, disminuyendo por regla general la resistencia al movimiento.
RESISTENCIA TÉRMICA
La resistencia térmica de un material representa la capacidad del material de oponerse al flujo del calor. En el caso de materiales homogéneos es la razón entre el espesor y la conductividad térmica del material; en materiales no homogéneos la resistencia es el inverso de la conducta termica
RESISTENCIA CALENTADORA
Las resistencias calentadoras convierten energía eléctrica en calor. Procedimiento descubierto por james prescott joule cuando en 1841 al hacer circular corriente eléctrica a través de un conductor se liberó calor por encontrar resistencia.
En la actualidad las resistencias calentadoras se utilizan para infinidad de aplicaciones. La gran mayoría de ellas son fabricadas con un alambre de una aleación de níquel (80%) y cromo (20%). Esta aleación soporta temperaturas muy altas (1000º C), es resistivo (condición necesaria para generar calor), es muy resistente a los impacto y es inoxidable.
RESISTENCIA DE MATERIALES
La resistencia de materiales clásica es una disciplina de la ingeniería mecánica, ingeniera estructural y la ingeniería industrial que estudia los sólidos deformables mediante modelos simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.
Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.
Para el diseño mecánico de elementos con geometrías complicadas la resistencia de materiales suele ser insuficiente y es necesario usar técnicas basadas en la teoría de la elasticidad o la mecánica de sólidos deformables más generales. Esos problemas planteados en términos de tensiones y deformaciones pueden entonces ser resueltos de forma muy aproximada con métodos numéricos como el análisis por elementos finitos.
CÓDIGO DE COLORES DE LA RESISTENCIA
Las resistencias son elementos pasivos muy comunes en los circuitos, ya que son indispensables en cualquier diseño eléctrico o electrónico. Posteriormente conoceremos algunas de sus aplicaciones. Para identificar su valor se usa el llamado código de colores.
CONDENSADORES
Se denomina condensador al dispositivo formado por dos placas conductoras cuyas cargas son iguales pero de signo opuesto. Básicamente es un dispositivo que almacena energía en forma de campo eléctrico. Al conectar las placas a una batería, estas se cargan y esta carga es proporcional a la diferencia de potencial aplicada, siendo la constante de proporcionalidad la capacitancia: el condensador.
TIPOS DE CONDENSADORES
1. Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito.
Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos
claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de
trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).
Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la
derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, de
los que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas
2. Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película
de óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante
mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota
les da muchas veces ese nombre.
3. De poliester metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y
tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de
policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al
lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que
es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT).
4. De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación
algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma
plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo
comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser
como máximo de 470 nF.
5. De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal,
sin aplastar.
6. Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Sus
valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones
llevan sus datos impresos en forma de bandas de color.
Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.
7. Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios
y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación
de la capacidad con las variaciones de temperatura).
DIODO
Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar prácticamente en cualquier circuito electrónico.
Constan de la unión de dos tipos de material semiconductor, uno tipo N y otro tipo P, separados por una juntura llamada barrera o unión.
Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.
POLARIZACIÓN DEL DIODO
Polarización directa:
Cuando la corriente circula en sentido directo, es decir del ánodo A al cátodo K, siguiendo la ruta de la flecha (la del diodo). En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito. El diodo conduce.
Cuando la corriente circula en sentido directo, es decir del ánodo A al cátodo K, siguiendo la ruta de la flecha (la del diodo). En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito. El diodo conduce.
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Diodo en polarización directa
Polarización inversa:
Cuando una tensión negativa en bornes del diodo tiende a hacer pasar la corriente en sentido inverso, opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto. El diodo está bloqueado.
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Diodo en polarización inversa
TIPOS DE DIODOS
DIODO DETECTOR O DE BAJA SEÑAL
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Los diodos detectores también denominados diodos de señal o de contacto puntual, están hechos de germanio y se caracterizan por poseer una unión PN muy diminuta. Esto le permite operar a muy altas frecuencias y con señales pequeñas. Se emplea por ejemplo, en receptores de radio para separar la componente de alta frecuencia (portadora) de la componente de baja frecuencia (información audible). Esta operación se denomina detección.
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DIODO RECTIFICADOR
Los diodos rectificadores son aquellos dispositivos semiconductores que solo conducen en
polarización directa (arriba de 0.7 V) y en polarización inversa no conducen. Estas características
son las que permite a este tipo de diodo rectificar una señal.
Los hay de varias capacidades en cuanto al manejo de corriente y el voltaje en inverso que
pueden soportar.
Los diodos, en general se identifican mediante una referencia. En el sistema americano, la
referencia consta del prefijo “1N” seguido del número de serie, por ejemplo: 1N4004. La “N”
significa que se trata de un semiconductor, el “1” indica el número de uniones PN y el “4004” las
características o especificaciones exactas del dispositivo. En el sistema europeo o continental se
emplea el prefijo de dos letras, por ejemplo: BY254. En este caso, la “B” indica el material (silicio) y
la “Y” el tipo (rectificador). Sin embargo muchos fabricantes emplean sus propias referencias, por
ejemplo: ECG581.
DIODO ZÉNER
Un diodo zener es un semiconductor que se distingue por su capacidad de mantener un
voltaje constante en sus terminales cuando se encuentran polarizados inversamente, y por ello se
emplean como elementos de control, se les encuentra con capacidad de ½ watt hasta 50 watt y
para tensiones de 2.4 voltios hasta 200 voltios.
El diodo zener polarizado directamente se comporta como un diodo normal, su voltaje
permanece cerca de 0.6 a 0.7 V.
Los diodos zener se identifican por una referencia, como por ejemplo: 1N3828 ó BZX85, y
se especifican principalmente por su voltaje zener nominal (VZ) y la potencia máxima que pueden
absorber en forma segura sin destruirse (PZ)
DIODO VARACTOR
El diodo varactor también conocido como diodo varicap o diodo de sintonía. Es un
dispositivo semiconductor que trabaja polarizado inversamente y actúan como condensadores
variables controlados por voltaje. Esta característica los hace muy útiles como elementos de
sintonía en receptores de radio y televisión. Son también muy empleados en osciladores,
multiplicadores, amplificadores, generadores de FM y otros circuitos de alta frecuencia. Una
variante de los mismos son los diodos SNAP, empleados en aplicaciones de UHF y microondas.
DIODO EMISOR DE LUZ (LED’s)
Es un diodo que entrega luz al aplicársele un determinado voltaje. Cuando esto sucede,
ocurre una recombinación de huecos y electrones cerca de la unión NP; si este se ha polarizado
directamente la luz que emiten puede ser roja, ámbar, amarilla, verde o azul dependiendo de su
composición.
Los LED’s se especifican por el color o longitud de onda de la luz emitida, la caída de
voltaje directa (VF), el máximo voltaje inverso (VR), la máxima corriente directa (IF) y la intensidad
luminosa. Típicamente VF es del orden de 4 V a 5 V. Se consiguen LED’s con valores de IF desde
menos de 20 mA hasta más de 100 mA e intensidades desde menos de 0.5 mcd (milicandelas)
hasta más de 4000 mcd. Entre mayor sea la corriente aplicada, mayor es el brillo, y viceversa. El
valor de VF depende del color, siendo mínimo para LED’s rojos y máximo para LED’s azules.
Los LED’s deben ser protegidos mediante una resistencia en serie, para limitar la corriente
a través de este a un valor seguro, inferior a la IF máxima.
También deben protegerse contra voltajes inversos excesivos. Un voltaje inverso superior a
5V causa generalmente su destrucción inmediata del LED.
TRANSISTORES
Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulación de una corriente grande mediante una señal muy pequeña.Existe una gran variedad de transistores. En principio, se explicarán los bipolares. Los símbolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes:
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| Transistor NPN | Estructura de un transistor NPN |
TIPOS DE TRANSISTORES
Transistores de baja potenciaSe le llama transistor de baja potencia, o pequeña señal, al transistor que tiene una intensidad pequeña (IC pequeña), lo que corresponde a una potencia menor de 0,5 W. En este tipo de transistores interesará obtener bcc grandes (bcc = 100 ÷ 300).
Se le llama transistor de potencia al transistor que tiene una intensidad grande (IC grande), lo que corresponde a una potencia mayor de 0,5 W. En este tipo de transistores la bcc que se puede obtener en su fabricación suele ser bastante menor que en los de baja potencia (bcc = 20 ÷ 100).
FUNCIONAMIENTO DE TRANSISTORES
Un transistor puede tener 3 estados posibles en su trabajo dentro de un circuito:
- En activa : deja pasar mas o menos corriente.
- En corte: no deja pasar la corriente.
- En saturación: deja pasar toda la corriente.
Para comprender estos 3 estados lo vamos hacer mediante un símil hidráulico que es más fácil de entender.
Lo primero imaginemos que el transistor es una llave de agua como la de la figura. Hablaremos de agua para entender el funcionamiento, pero solo tienes que cambiar el agua por corriente eléctrica, y la llave de agua por el transistor y ya estaría entendido (luego lo haremos). Empecemos.
En la figura vemos la llave de agua en 3 estados diferentes. Para que la llave suba y pueda pasar agua desde la tubería E hacia la tubería C, es necesario que entre algo de agua por la tubería B y empuje la llave hacia arriba (que el cuadrado de líneas suba).
- Funcionamiento en corte: si no hay presión de agua en B (no pasa agua por su tubería), la válvula esta cerrada, no se abre la válvula y no se produce un paso de fluido desde E (emisor) hacia C (colector).
- Funcionamiento en activa: si llega algo de presión de agua a la base B, se abrirá la válvula en función de la presión que llegue, comenzando a pasar agua desde E hacia C.
- Funcionamiento en saturación: si llega suficiente presión por B se abrirá totalmente la válvula y todo el agua podrá pasar desde el emisor E hasta el colector C (la máxima cantidad posible). Por mucho que metamos más presión de agua por B la cantidad de agua que pasa de E hacia C es siempre la misma, la máxima posible que permita la tubería.
Como ves una pequeña cantidad de agua por B permite el paso de mucho más agua entre E y C (amplificador).
¿Entendido? Pues ahora el funcionamiento del transistor es igual, pero el agua lo cambiamos por corriente eléctrica y la llave de agua será el transistor.
En un transistor cuando no le llega nada de corriente a la base, no hay paso de corriente entre el emisor y el colector (en corte), funciona como un interruptor abierto entre el emisor y el colector, ycuando tiene la corriente de la base máxima (en saturación) su funcionamiento es como un interruptor cerrado, entre el emisor y el colector hay paso de corriente y además pasa la máxima corriente permitida por el transistor entre E y C.
El tercer caso es que a la base del transistor le llegue una corriente más pequeña de la corriente de base para que se abra el transistor, entonces entre Emisor y Colector pasará una corriente intermedia que no llegará a la máxima.
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