Con más un artículo de la serie de experiencias para conocer componentes, se ha escogido el más común a todos ellos, el que aparece en mayor número en los circuitos y también el más barato: los resistores.
Cómo funciona una resistencia o resistor, para qué sirve y qué hay dentro de ella es lo que veremos a continuación.
¿QUE ES UN RESISTOR O RESISTENCIA?
La finalidad principal de una resistor es ofrecer una oposición, o sea “resistencia”, al paso de una corriente eléctrica.
Un resistor se representa en un circuito como se indica en la fig. 1.
Como Io normal es que haya más de una, para diferenciarlas se numeran siguiendo un orden, es decir, R1, R2, R3,...etc.
Su valor viene dado por una unidad Hamada Ohmio, representada mediante la letra griega Omega (?).
Los resistores usados en circuitos electrónicos pueden tener valores bajos como 0,1 Ohm o valores altos como 22.000.000 de Ω. Asimismo, refiriéndonos a las resistencias anteriores (0,1 y 22.000.000 de Ω) no encontraremos ninguna diferencia en su tamaño, como vemos en la fig. 2.
Los valores se dan por la construcción interna de cada resistencia, la cual puede dejar pasar más corriente (valor bajo) o menos corriente (valor alto).
La diferencia de tamaño entre dos resistencias se debe a la capacidad que tenga para soportar una corriente mayor o menor, ya que transformará mayor-cantidad de energía en calor. En circuitos potentes, Ia energía se transforma en calor en grandes cantidades y los resistores necesitan ser mayores para transferir mejor este calor al medio ambiente. Si eso no ocurre, la resistencia acaba quemándose.
Así mismo, las resistores se encuentran en diversos tamaños referidos a su disipación de potencia, que se mide en vatios, abreviadamente W.
Tenemos entonces resistores de 1/8 y 1/4 de W que son menores, y de 1/2, 1,2 y más vatios, que son mayores. Fig, 3.
En consecuencia, cuando pedimos un resistor de tantos Ω por tantos vatios, especificamos el valor que debe de tener esa resistencia, así como su tamaño mínimo, el cuál viene en función de esos datos, evitando con ello que se queme.
En un montaje se puede usar un resistor de mayor disipación por otra de menor, siempre que sea la misma resistencia; por ejemplo, una resistencia de 560 Ohm. X 1/4 de W puede ser sustituida por uno de 560 Ohm x ½ W, pero nunca al revés.
¿COMO ESTAN CONSTRUIDAS?
Un resistor está formado por un «tubo» de porcelana (cerámica) cubierto por una capa de carbono formando una estructura, como se indica en la fig. 4.
Lo resistor más normal es de carbono. De su grosor dependerá que ofrezca mayor o menor resistencia al paso de la corriente. Cuanto más fina sea la capa, mayor resistencia tendrá, y menor cuanto más gruesa sea..
Una capa protectora externa evita que la capa de carbono sufra cualquier daño.
Otro tipo de resistor, denominado de «hilo» o bobinado, es la que se indica en la fig. 5, siendo usada cuando se precisan grandes disipaciones, o sea, para trabajar en «caliente».
Estos resistores están formados por una base de cerámica en la que se han enrollado una serie de vueltas de hilo de nicromo (níquel y cromo). Este hilo presentará una resistencia que depende de su grosor y de su longitud, pudiendo soportar elevadas temperaturas.
CODIGO DE COLORES
En lugar de escribir directamente el valor de un resistor en su cuerpo, los fabricantes lo indican mediante una representación en forma de código de colores. Consiste en pintar unas franjas de colores una al lado de la otra, en un orden, el cual nos indica el valor de la misma, así como su tolerancia (esto será explicado más adelante).
En la siguiente tabla se indica este código de colores.
Es importante conocerlo en el mismo orden para poder hacer la lectura del valor de una resistencia correctamente.
Estas franjas de color aparecerían en una resistencia, como se indica en la fig. 6.
Veamos cómo se utiliza este código:
Supongamos que deseamos saber el valor de la resistencia en la que aparecen los colores marrón, negro, rojo y plata. Lo primero que debemos saber es en qué orden se leen estos colores; pues bien, en todas las resistencias, en uno de sus extremos estará el color oro y plata, que, como veremos, nos indica la tolerancia, con lo que en la izquierda aparecerá un color determinado que en nuestro caso sería:
EI primer y segundo color comenzando por la izquierda nos indica los dos primeros números que van a formar el valor de la resistencia, es decir, marrón 1 y negro 0 (números de orden en la tabla) con lo que tendremos 10.
Al tercer color correspondiente a la tercera franja también le corresponderá un número de orden en la tabla; pues bien, en vez de poner ese número, vamos a poner tantos ceros como nos indique su valor, es decir, al rojo le corresponde el número 2; luego, pondremos-dos ceros (00), siendo su valor final 1.000 Ω. Lo podríamos abreviar utilizando la letra k, la cual vale 1000, pudiendo poner entonces 1 k.
En caso de que fuesen millones de Ω, se puede sustituir por la letra M, .e. En vez de poner 1.500.000 Ω podríamos poner 1M5 o simplemente 1,5 M. También si fuese 1.500 Ω se podría poner 1 k5, es decir, con la letra marcando los miles o el millón.
La cuarta franja indica la diferencia que puede existir entre el valor marcado en la resistencia y su valor real, es decir, la tolerancia. Esta puede ser del 2, 5, ó 1,0%; cuando no exista cuarta franja, esta será del 20%.
EXPERIENCIAS
Está claro que para realizar experiencias con resistores es necesario tenerlas, pero si usted dispone de .un aparato viejo no compre muchos de estos componentes: retire del aparato todas las resistencias que vea; las encontrará de 1/8, 1/4 y 1/2 vatio, incluso de más potencia.
A continuación, sepárelas según sus valores y usando el código de colores, se pueden distribuir del siguiente modo:
1) Valores bajos, entre 1 y 220 Ω
2) Valores medios, entre 250 y 4700 Ω.
3) Valores altos, por encima de 4k7
También sería conveniente disponer de dos pilas de 1,5 V con soporte y un LED y, para mayores probabilidades, un polímetro, con lo cual se podrán hacer las siguientes experiencias:
Efecto de una resistencia
Como hemos aprendido, la función de la resistencia es ofrecer una dificultad al paso de la corriente. Cuanto mayor sea el valor de la resistencia, menor corriente dejará pasar.
La relación entre tensión (volts), corriente (amperes) y resistencia (Ω) se realiza mediante una expresión matemática muy simple llamada “Ley de Ohm”. Esta ley afirma que en una resistencia, la corriente es directamente proporcional a la tensión, según Ia relación:
R = V/I
Donde:
R es al resistencia en ohmios
V es la tensión en voltios
l la corriente en amperios
De la ecuación anterior e pueden obtener las siguientes expresiones:
V=R x l y I = V/R
Como ejemplo, si tuviésemos una resistencia de 10 Ω y la conectásemos a una batería (2 pilas) de 3V para calcular la corriente que circula por ella, bastará dividir 3V por 10, es decir:
I = V/R = 3/10 = 0,3 amperes o 300 mA.
A continuación, conecte en serie con las pilas y el LED (observando su polaridad) resistencias de 10 a 220 ohm, como vemos en la fig. 7.
Notará que el brillo del LED es inversamente proporcional al valor de la resistencia usada, es decir, cuanto mayor sea la resistencia menor será el brillo. Si usa resistores de más de 2k2 (2200 Ω), el brillo del LED se reducirá hasta dejarse de ver.
Si dispone de un polímetro, podrá medir el valor de cada resistor y comprobar la tolerancia de cada una de ellas.
Asociación de resistencias en serie
¿Qué ocurre cuándo conectamos dos o más resistores?
EI efecto que se produce se estudia a continuación.
Los resistores se pueden conectar de dos modos: en serie y en paralelo. En serie se indica en la fig. 8.
Cuando se conectan varias resistores en serie, resulta otro resistor equivalente cuyo valor es la suma de todas las resistencias de los resistores asociados, según la ecuación:
RT= R1 + R2 + R3 + ......... etc.
Como ejemplo, si conectásemos en serie una resistor de 220 Ω con otro de 100 Ω, la resistencia total sería de 320 Ω.
Conecte varios resistencias en serie con un LED, como se indica en la fig. 9 y compruebe de qué modo influyen en el brillo del LED.
Resistencias en paralelo
La conexión de resistencias en paralelo se realiza como se indica en la fig.10.
En este caso, los terminales de todas ellas se conectan juntos. El efecto que se obtiene es interesante, siendo el valor de la resistencia total, en este caso, el inverso de las resistencias, es decir:
despejando RT tendríamos:
En el caso particular de que sean dos las resistencias en paralelo como vemos en la figura anterior, la RT vendrá dada por la ecuación:
Esta ecuación se deriva de la anterior como se puede comprobar. Como ejercicio, conecte un conjunto de resistencias en paralelo como se indica en la fig. 11 y verifique la ecuación anterior observando cómo varía la intensidad del LED.
Un dato interesante que se debe observar en estas ecuaciones, es que el resultado siempre es menor que la resistencia menor asociada. Por ejemplo, si se conecta una resistencia pequeña, de 10 Ω en paralelo con una mucho más grande, como 100.000 Ω, ciertamente, el resultado será menor de 10 Ω. Compruébelo.
VERIFICACION DE RESISTENCIAS
Para comprobar si un resistor está estropeado, basta medir su resistencia. Para esto, se colocan las puntas de prueba del aparato de medida como se indica en la fig. 12.
EI valor de la resistencia debe de ser leído en la escala del instrumento. Con un polímetro se pueden medir hasta 470 K. con cierta precisión, aunque en el mercado existen resistencias que alcanzan 10 M o más. En caso de que el polímetro no marque nada en ninguna de sus escalas, indicaría que no hay continuidad, es decir, la resistencia estaría «abierta».
RESISTENCIAS VARIABLES: POTENCIOMETROS
Hasta ahora, las resistencias que hemos visto son del tipo «fijo», es decir, una resistencia de 100 Ω, sólo puede ser de ese valor y representar esa resistencia. Sin embargo, existen circuitos donde la resistencia debe ser variable, según estudiaremos a continuación.
Básicamente, existen dos tipos de resistores variables o potenciômetros, los cuales se indican en la fig. 13.
El primero es utilizado en un chasis, por ejemplo, el mando de volumen de un aparato de radio, el segundo se va a encontrar conectado en el propio circuito impreso y con él se van a realizar ajustes que no se van a tocar.
Examinando internamente un potenciômetro, vemos que está formado por un elemento resistivo, curvo, que determina de extremo a extremo Ia resistencia del componente.
Por ejemplo, un potenciômetro de 1000 Ω, presenta una resistencia de extremo a extremo de la parte curva de 1000 Ω.
Como se ve en la fig. 14, este elemento puede ser de grafito (muy utilizado en potenciômetros comunes) o de hilo fino de níquelcromo (nicromo) enrollado sobre una base aislante.
La diferencia es que el potenciômetro de hilo puede soportar más corriente pues posee mayor capacidad de disipación, siendo usado en el control de corrientes más intensas.
Sobre este elemento se desliza un cursor que está sujeto a un eje. Conforme sea su posición, podremos variar la resistencia encontrada entre un extremo y el cursor, o al mismo tiempo, entre el cursor y el otro extremo.
En la fig. 15 se muestra la posición en que la resistencia entre el extremo A y el cursor es máxima o al mismo tiempo entre el cursor y B mínima.
Moviendo el cursor, podemos obtener cualquier resistencia entre el cursor y el extremo, que estará comprendida entre 0 y e! valor nominal del componente, 1000 Ω en este caso.
En la fig. 16 se muestra un potenciômetro común cuando gira sobre su eje.
Cuando giramos el potenciômetro hacia la derecha (caso A), la resistencia aumenta el cero al máximo. Si cambia conforme al tipo de circuito, ambas conexiones se pueden realizar.
CURVAS DE VARIACION
La resistencia en un potenciômetro puede variar de dos modos: lineal y logarítmicamente, dando lugar a dos tipos de potenciômetro, lineales y logaritmicos.
Si la resistencia varía linealmente con el movimiento del cursor, el potenciômetro es lineal. Esto significa que si giramos el cursor un 10%, la resistencia varía ese 10%, si giramos un 20%, la resistencia varía también un 20%, hasta los 270º que normalmente giran estos componentes.
Representando este comportamiento en un gráfico, obtenemos una recta, como vemos en la fig. 16, de ahí su nombre de lineal.
Los logarítmicos siguen una proporción del mismo modo. En el inicio del giro en uno de sus extremos, la variación de la resistencia es más lenta, para ser más rápida en la parte central del giro. Gráficamente, resulta una curva bien diferente, como vemos en la fig. 17.
El comportamiento de estos potenciômetros hace que sean muy usados en el control de volumen de aparatos de radio y amplificadores. De este modo se evita una variación de volumen muy acentuada al inicio de la escala, lo cual sería desagradable al oído y, al mismo tiempo, difícil de corregir el volumen deseado. Como la sensibilidad del oído es mayor con los sonidos bajos, un mínimo de volumen en una variación del potenciômetro es más suave.
VALORES
Los potenciômetros más comunes se encuentran en valores comprendidos entre 1 para los de hilo y 100 para los de carbono, hasta 50.000 Ω para hilo y 4M7 Ω para los de carbono, siendo esta la franja de valores media para los potenciômetros.
Del mismo modo que las resistencias, los valores se dan como múltiplos de 1,0 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 3,9 - 4,7 - 5,6 - 6,8 - 8,2, para no precisar una infinidad de ellos.
Por tanto no existe un potenciômetro de 29 Kk siendo el valor más próximo de 27 k.
EXPERIENCIAS
Experiencia 1
Consiga un potenciômetro de 470 a 4k7, y coloque los terminales de un polímetro como se indica en la figura 18.
Al girar el eje hacia la derecha o la izquierda, observará como la aguja se desplaza en uno u otro sentido. Esto indica que el potenciômetro está en buen estado.
A continuación, coja un LED, una resistencia de 220 Ω y 2 6 4 pilas pequeñas y conéctelo como se indica en la fig. 19.
A continuación, girando el potenciômetro hacia Ia derecha, verá que el brillo del LED aumenta. También notará que si el valor del potenciômetro es bajo, de 470 a 1000 Ω, (1 k), el control de brillo será bueno; sin embargo, si aumentamos esta resistencia a 4k7 o incluso 2 k, el ajuste y el brillo del LED se verá muy reducido.
Experiencia 2
Realice el montaje que se indica en la fig. 20 con los mismos componentes que en la experiencia anterior, incluyendo un LED más.
En esta experiencia veremos que la acción del potenciômetro se duplica, reduciendo el brillo de un LED al mismo tiempo que aumenta el del otro.
Experiencia 3
Otra experiencia interesante consiste en controlar la acción de un electroimán a través de un potenciômetro. Será preciso el siguiente material:
1 Potenciómetro de 470 Ohmios a 1 k
1 Electroimán (ver indicaciones ya dadas)
2 ó 4 pilas pequenas
Las conexiones son las indicadas en la fig. 21.
Cuando se gira el eje del potenciômetro, la fuerza de atracción del imán se modifica, porque el potenciômetro controla la corriente que circula por el imán.
Experiencia 4
Esta experiencia consiste en la realización de un control de tensión para una fuente, para lo cual es necesario poder usar una fuente de tensión fija de 6 6 12 voltios y un, potenciômetro de hilo de 50 6 100 Ohmios. Es aconsejable no utilizar otro tipo, pues se puede quemar la fuente. La fig. 22 se muestra el montaje.
Observe que cuando se encuentre el cursor en el extremo superior como en la figura, la tensión de salida será máxima. A medida que el cursor va descendiendo, al hacerlo girar a la izquierda, la tensión decrece hasta cero.
Lógicamente, se pueden obtener todas las tensiones intermedias entre 0 y el máximo con-este circuito.
Esta configuración se denomina “divisor de tensión” porque, realmente, el potenciômetro divide la tensión de la fuente. No obstante, usar un potenciômetro de este modo presenta inconvenientes.
A continuación, vamos a ensenarle el modo más barato y sencillo para construir una práctica fuente de alimentación, utilizable en esta y otras muchas prácticas.
Muchos de los lectores pueden encontrar dificultades para conseguir componentes baratos para sus montajes.
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Ensenaremos cómo identificar las principales piezas y poder realizar algunos montajes interesantes con material totalmente aprovechado de esta forma..Vea el articulo ART063S.