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Resistencia eléctrica
Física

Resistencia eléctrica

Esta experiencia permite a los alumnos familiarizarse con la teoría general de la electricidad y les introduce en los conceptos físicos de la resistencia eléctrica y el flujo de carga.

20-30 min
Circuitos eléctricos
La ley de Ohm; resistencia; tensión y corriente

Lo que aprenden los alumnos

  • Medición del valor de la resistencia
  • El papel que desempeñan la tensión y la corriente en un circuito sencillo

La base científica de este experimento

Un electrón que se desplaza por un cable o por las cargas de un circuito encuentra resistencia. La resistencia es el obstáculo que dificulta el flujo de carga. Para un electrón, el trayecto de un terminal a otro no es una ruta directa. Se trata más bien de un recorrido en zigzag que resulta de innumerables colisiones con los átomos fijos del material conductor. Los electrones encuentran resistencia, un obstáculo para su movimiento. Mientras que la diferencia de potencial eléctrico establecida entre los dos terminales favorece el movimiento de la carga, es la resistencia la que lo dificulta. La velocidad a la que la carga fluye de un terminal a otro es el resultado del efecto combinado de estas dos magnitudes.

El flujo de carga a través de los cables se suele comparar con el flujo de agua a través de las tuberías. La resistencia al flujo de carga en un circuito eléctrico es análoga a los efectos de fricción entre el agua y las superficies de las tuberías, así como a la resistencia que ofrecen los obstáculos presentes en su recorrido. Es esta resistencia la que dificulta el flujo de agua y reduce tanto su caudal como su velocidad de desplazamiento. Al igual que la resistencia al flujo de agua, la resistencia total al flujo de carga dentro de un cable de un circuito eléctrico se ve afectada por algunas variables claramente identificables.

Como ecuación, esto sirve de fórmula algebraica para calcular la intensidad de la corriente cuando se conocen la diferencia de potencial eléctrico y la resistencia. Indica las dos variables que influyen en la intensidad de la corriente en un circuito. La intensidad de la corriente en un circuito es directamente proporcional a la diferencia de potencial eléctrico aplicada entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia total que presenta el circuito externo.

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de una corriente eléctrica constante. Un objeto de sección transversal uniforme tendrá una resistencia proporcional a su longitud, inversamente proporcional a su área de sección transversal y proporcional a la resistividad del material.

Descubierta por Georg Ohm a finales de la década de 1820, la resistencia eléctrica comparte algunos paralelismos conceptuales con la noción mecánica de fricción. La unidad del Sistema Internacional (SI) de la resistencia eléctrica es el ohm, cuyo símbolo es Ω. La cantidad recíproca de la resistencia es la conductancia eléctrica, que se mide en siemens, cuyo símbolo es S.

A una temperatura cercana a la ambiente, la resistencia eléctrica de un metal típico aumenta de forma lineal al aumentar la temperatura, mientras que la resistencia eléctrica de un semiconductor típico disminuye al aumentar la temperatura. La magnitud de ese cambio en la resistencia puede calcularse utilizando el coeficiente de temperatura de la resistividad del material mediante la siguiente fórmula.

Equipo utilizado

  • Multímetro digital — ELE-001
  • Resistencias (100, 220, 470 Ω) — ELE-018, ELE-019, ELE-020
  • Resistencias (1, 4,7, 10 kΩ) — ELE-021, ELE-022, ELE-023
  • Amperímetro — ELE-024
  • Cable apilable con enchufe, 50 cm, color negro, enchufe de 4 mm — ELE-008
  • Cable apilable con enchufe, 50 cm, color rojo, enchufe de 4 mm — ELE-006
  • Placa para sistemas eléctricos y electrónicos — ELE-010
  • Soporte para dos pilas — ELE-012
  • Interruptor de palanca, unipolar (2 clavijas) — ELE-017
  • Pinzas de cocodrilo — ELE-009
  • Tapón de puente — ELE-011

Preguntas para los alumnos

  • ¿Qué podemos decir sobre la corriente del circuito si aumentamos (o disminuimos) la resistencia eléctrica?
  • ¿Cómo podemos calcular el valor de la resistencia utilizando únicamente el gráfico de I frente a V?

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