Resistencias

• ¿Quién lo descubrió?
• ¿Qué es una resistencia?
• Comportamiento al ruido de las resistencias
• Capacidad de carga y pérdida de potencia de las resistencias
• Comportamiento de envejecimiento y estabilidad

Incluso los primeros experimentadores de los "tiempos primigenios" de la electrotecnia sabían que en sus experimentos siempre intervenía un determinado "factor" que limitaba el "efecto de la electricidad que fluye". Sin embargo, no era posible medir con exactitud ninguna de las magnitudes eléctricas importantes (hoy denominadas "corriente eléctrica", "tensión eléctrica") y comprender esta relación de forma concluyente. Fue Georg Simon Ohm (1789-1854) quien desarrolló una teoría fundamental a partir de sus investigaciones sobre la electricidad, cuyas fórmulas se siguen utilizando ampliamente en la actualidad. n ese momento se sentaron las bases para comprender las relaciones entre estas magnitudes: La resistencia es simplemente la relación entre la tensión y la corriente. Por fin se pudieron calcular los valores de resistencia y se hizo posible la fabricación de componentes con valores de resistencia definidos. Esto ha dado lugar a un número increíblemente grande de diseños de resistencias basados en diversas tecnologías.

En un sentido fundamental, la resistencia eléctrica es una magnitud que describe la corriente que permite un material conductor de corriente a una tensión determinada. La razón física de este efecto puede explicarse así: Los portadores de carga libres (electrones) se ven impedidos por los impactos en los átomos de acelerarse libremente en el conductor. La palabra resistencia deriva del latín "resistere", que significa resistir, lo que describe bastante bien el efecto físico. El valor de la resistencia se indica en Ohm (Ω), el símbolo del circuito es un "rectángulo vacío" según la norma EN60617 o tiene forma de zigzag según la norma ANSI.

Una resistencia eléctrica en el sentido de un componente electrónico se utiliza para limitar, medir, dividir las corrientes eléctricas y mucho más. En principio, el material utilizado, así como el grosor y la longitud del elemento de la resistencia, determinan el flujo de corriente para todas las resistencias. Por lo tanto, la resistencia eléctrica más sencilla puede ser un trozo de alambre, aunque su valor de resistencia es insignificante y normalmente se puede despreciar al calcular un circuito. Descrito de forma sencilla, el valor de la resistencia de un conductor eléctrico se determina dividiendo la tensión eléctrica por la corriente:

R = U / I (R...resistencia; U...tensión; I...corriente)

Lo ideal es que el valor de la resistencia sea constante. Así que no cambia su valor en función de la corriente o la tensión aplicada:

R = U / I = const.

Entonces se llama también resistencia "óhmica" y la relación se conoce como ley de Ohm. En la práctica, se suele dar por sentado cuando se calculan los circuitos.

Existen básicamente dos tipos de fuentes de ruido en el funcionamiento de las resistencias

• el ruido térmico y el
• ruido de corriente

A diferencia del ruido blanco, el ruido de corriente sólo se produce cuando se aplica realmente una tensión a una resistencia. La corriente que fluye en el elemento (la corriente deseada) se ve superpuesta por el ruido de corriente. Sin embargo, la causa del efecto reside precisamente en la corriente deseada, por lo que existe una dependencia del valor de la propia corriente deseada. En este caso, el comportamiento del elemento depende en gran medida del material de la resistencia utilizado. La unidad para el ruido de la corriente suele especificarse en µV/V (normalmente como valor máximo). Esto significa que este valor se puede multiplicar simplemente por la tensión, dando como resultado el nivel de ruido (máximo) que se puede esperar. Los valores dependen del propio valor de la resistencia y suelen ser más altos con valores de resistencia más elevados.

Las resistencias generan pérdidas de potencia al convertir la energía eléctrica en energía térmica. Este calor debe disiparse para que el componente no se sobrecaliente. Las temperaturas máximas se especifican en las hojas de datos. Para los modelos más sofisticados, se pueden encontrar gráficos que muestran la dependencia de la potencia máxima con respecto a la temperatura, la curva de reducción de potencia. Si se supera la temperatura máxima permitida, el componente sufrirá daños y puede fallar completamente o sus propiedades pueden deteriorarse o cambiar. En el caso de las resistencias que soportan una potencia especialmente elevada, la ficha técnica contiene información sobre cómo debe realizarse la disipación del calor. En algunos casos hay disipadores de calor que requieren no sólo la convección y la radiación, sino también la disipación de calor por contacto con un disipador de mayor tamaño. Dependiendo de la situación de instalación, las especificaciones pueden diferir o se pueden mencionar las recomendaciones de instalación para las diferentes situaciones. La pérdida de potencia de las resistencias, es decir, la potencia que se convierte en calor, se calcula para la corriente continua con

P (potencia) = U (tensión) *I (corriente).

Para la corriente alterna, se utilizan los valores eficaces de corriente y tensión. Se recomienda expresamente no acercarse demasiado a los límites de rendimiento especificados al seleccionar el componente. Una resistencia que funcione al límite se calentará y, por tanto, también calentará el entorno, lo que puede tener efectos secundarios en otros componentes. Estos efectos secundarios pueden llevar a que un circuito diseñado precisamente con componentes de alta calidad pueda perder toda la ventaja de la precisión debido a estos efectos del calor, lo que lleva al proyecto ad absurdum. Además, apenas se tienen reservas en caso de que algo vaya "mal" y la carga sea mayor de lo calculado inicialmente. A veces puede ser útil conectar dos resistencias de potencia en paralelo para evitar el uso de una sola resistencia más potente y normalmente más cara. Si en las hojas de datos se relaciona la temperatura con el aire ambiente, se debe utilizar como referencia la temperatura que realmente fluye alrededor del componente (idealmente el aire de refrigeración) en lugar de la temperatura ambiente alrededor del dispositivo. En este caso, el valor puede ser mucho mayor. Si, a pesar de todo, hay que satisfacer la necesidad de un mayor rendimiento, existen modelos que pueden ayudar: Algunos modelos de resistencias permiten un funcionamiento por impulsos con una carga mucho mayor durante un breve periodo de tiempo. Consulte la guía de resistencias de potencia.

Básicamente, las resistencias eléctricas cambian su valor de resistencia a lo largo de su vida útil sin influencias externas. En este caso, especialmente al principio de la vida útil, puede haber cambios más fuertes que más tarde en el funcionamiento. Por lo tanto, es obvio envejecer artificialmente la resistencia en un proceso acelerado en caso de requisitos especiales de estabilidad. El término "estabilidad" se utiliza generalmente en este contexto. En el caso de las resistencias de precisión, las hojas de datos suelen contener gráficos que muestran la variación de la resistencia a potencia constante (especificada) en función del valor de la resistencia y del tiempo de funcionamiento.

Las resistencias cambian sus valores cuando cambia la temperatura. Esta dependencia del valor total de la temperatura depende en gran medida del diseño y del material utilizado. Además, el propio funcionamiento de la resistencia genera calor. Por lo tanto, para minimizar este efecto, debe garantizarse una ventilación suficiente. Además, se recomienda no hacer funcionar los componentes cerca de la máxima potencia disipada permitida, porque especialmente en este caso cabe esperar una gran generación de calor por parte del propio componente.