Tema 1

1. Propiedades Eléctricas resistencias y Aislantes.
 Resistencia Eléctrica:
 La resistencia eléctrica de un objeto es una
medida de su oposición al paso de corriente
eléctrica.
Descubierta por George Ohm en 1827, la
resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual
a la oposición al movimiento de un fluido en una
tubería. La unidad de la resistencia en el Sistema
Internacional de Unidades es el ohmio (Ω).

2.  Para su medición en la práctica existen
diversos métodos, entre los que se encuentra
el uso de óhmetros.
 Su medida inversa o recíproca es
la conductantancia que es medida
en Siemens.
 La resistencia de cualquier objeto depende
únicamente de su geometría y de
su resistividad.

3.  Por geometría se entiende a la longitud y el
área del objeto mientras que la resistividad es
un parámetro que depende del material del
objeto y de la temperatura a la cual se
encuentra sometido.
 Esto significa que, dada una temperatura y un
material, la resistencia es un valor que se
mantendrá constante.

4.  Resistividad:
 La resistividad es una característica propia
de un material y tiene unidades de ohmios–
metro.
 La resistividad indica que tanto se opone el
material al paso de la corriente.
 La resistividad [ρ] (rho) se define como:
 ρ = R *A / L

5.  Donde:
- ρ es la resistividad medida en ohmios-
metro
- R es el valor de la resistencia eléctrica en
Ohmios
- L es la longitud del material medida en
metros
- A es el área transversal medida en metros2

6. De la anterior fórmula se puede deducir que el
valor de una resistencia, utilizada
normalmente en electricidad y electrónica,
depende en su construcción, de
la resistividad (material con el que fue
fabricado), su longitud, y su área transversal.

8.  - A mayor longitud y menor
área transversal del elemento, más resistencia
 - A menor longitud y mayor
área transversal del elemento, menos
resistencia

10.  Determine la resistencia de 2400 cm de
alambre de plata que posee un diámetro de
25 centímetros.
 Solución:
 Para iniciar con el problema, recopilamos
todos los datos:

11.  Con los datos obtenidos podemos calcular el
área transversal de la resistencia:
 Obtenida el área, podemos calcular la
resistencia utilizando la fórmula de
resistividad:

12.  El aislamiento eléctrico se establece al cubrir
un elemento de una instalación eléctrica con
un material que no es conductor de
la electricidad, es decir, un material que
resiste el paso de la corriente a través del
elemento que recubre y lo mantiene en su
trayectoria a lo largo del conductor.
 Tal material se denomina aislante eléctrico.

13.  Los materiales aislantes tienen la función de
evitar el contacto entre las diferentes partes
conductoras (aislamiento de la instalación) y
proteger a las personas frente a las tensiones
eléctricas (aislamiento protector).

14.  Son materiales cuya resistencia al paso de la
electricidad es muy baja. Los mejores
conductores eléctricos son metales, como
el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus
aleaciones, aunque existen otros materiales
no metálicos que también poseen la
propiedad de conducir la electricidad, como
el grafito o las disoluciones y soluciones
salinas (por ejemplo, el agua de mar) o
cualquier material en estado de plasma.

15.  Para el transporte de energía eléctrica, así
como para cualquier instalación de uso
doméstico o industrial, el mejor conductor es
la plata, pero debido a su elevado precio, los
materiales empleados habitualmente son el
cobre (en forma de cables de uno o
varios hilos),

16.  O bien el aluminio que es un metal que si
bien tiene una conductividad eléctrica del
orden del 60% de la del cobre, es sin
embargo un material tres veces más ligero,
 por lo que su empleo está más indicado en
líneas aéreas de transmisión de energía
eléctrica en las redes de alta tensión.

17.  A diferencia de lo que se piensa, el cobre es
mejor conductor que el oro (debido a su
resistividad ya que la del cobre es 1.68 y la
del oro es de 2.2 ambas por 10 a la menos 8)
 sin embargo, el oro solamente se utiliza en
bornes de baterías y conectores eléctricos
debido a su alta durabilidad y “resistencia” a
la corrosión.

18.  La conducción eléctrica es el movimiento de
partículas eléctricamente cargadas a través de
un medio de transmisión (conductor
eléctrico). El movimiento de las cargas
constituye una corriente eléctrica.

19.  El transporte de las cargas puede ser a
consecuencia de la existencia de un campo
eléctrico,
 o debido a un gradiente de concentración en
la densidad de carga, o sea, por difusión.
 Los parámetros físicos que gobiernan este
transporte dependen del material en el que se
produzca.

22.  En el anterior circuito el condensador
presentará una oposición al paso de la
corriente alterna. Dicha oposición se llama
reactancia capacitiva.
 ¿Cuál es la naturaleza de la reactancia
capacitiva?

23.  Este tipo de oposición al paso de la corriente
eléctrica es de carácter reactivo, entendiendo
tal cosa como una "reacción" que introduce el
condensador cuando el voltaje que se le
aplica al mismo tiende a variar, ya sea
lentamente o nada.

24.  Cuando el condensador está totalmente
descargado se comporta como un
cortocircuito.
 Cuando está totalmente cargado como una
resistencia de valor infinito (circuito abierto).
 Para valores intermedios de carga del
condensador, éste se comportará como una
resistencia de valor intermedio, limitando la
corriente a un determinado valor.

25.  Como en corriente alterna el condensador
está continuamente cargándose y
descargándose, mientras más lentamente
varíe el voltaje (frecuencia baja) más tiempo
estará el condensador en estado de carga o
cargado, o bien en estado de descarga o casi
descargado, con lo que presentará en
promedio una oposición alta al paso de la
corriente.

26.  Para variaciones rápidas de voltaje
(frecuencias altas) el efecto será el contrario y
por tanto presentará una oposición baja al
paso de la corriente.
 Podemos decir, por tanto, que la naturaleza
de este tipo de oposición es de carácter
electrostático: la carga almacenada en el
condensador se opone a que éste siga
cargándose y esta oposición será mayor
cuanto más carga acumule el condensador

27.  El circuito presentará una impedancia al paso de la
corriente alterna dada por:
 Z = 0 – j Xc
 R = 0 (por ejemplo)
 Donde Xc es la reactancia capacitiva que se calcula
así:
 Como puede apreciarse, la impedancia que
presenta un condensador (cuando R=0) sólo tiene
componente imaginaria o reactiva.

28. ¿Qué podemos decir de la corriente que
circula por el circuito?
Partamos de la conocida expresión que
relaciona la tensión en extremos de un
condensador, su capacidad eléctrica y el valor
de la carga que almacena dicho condensador:

29.  La capacidad eléctrica y el valor de la
carga que almacena dicho condensador:
 La tensión en extremos del condensador
será vg (según el circuito) con lo que
podemos escribir que:

30.  Si ahora derivamos respecto al tiempo la
expresión anterior, resulta que:
 Reordenando términos, y teniendo en
cuenta que cos a = sen ( a + 90º ),
obtenemos finalmente que:


31.  La expresión anterior supone un desfase de
90º en adelanto de la corriente que circula
por el circuito respecto de la tensión en
extremos del condensador.
 Lo anterior podemos observarlo claramente
en la siguiente gráfica:

33.  La bobina presentará oposición al paso de
la corriente eléctrica y ésta será de tipo
inductiva, de manera similar al caso
anterior.

34.  Sin embargo, la naturaleza de la reactancia
inductiva no es de carácter electrostático, sino de
carácter electromagnético.
 Una bobina inducirá en sus extremos (debido a
su autoinducción) un voltaje que se opondrá al
voltaje que se le aplique, al menos durante unos
instantes. Ello provoca que no pueda circular
corriente libremente.

35.  Cuanto mayor sea la velocidad de variación
del voltaje aplicado mayor valor tendrá el
voltaje inducido en la bobina y,
consecuentemente, menor corriente podrá
circular por ella.
 Así, a mayor frecuencia del voltaje aplicado
mayor será la reactancia de la bobina y, a la
inversa, a menor frecuencia del voltaje
aplicado menor será la reactancia de la
bobina.

36.  La impedancia que presenta la bobina (y por
ende el circuito) despreciando el valor de la
resistencia igual que en el análisis anterior,
será la siguiente:

37.  Siendo Xl la reactancia inductiva de la bobina
(que viene a ser la oposición que ésta
presenta al paso de la corriente alterna) que
se calcula así:

38.  Veamos ahora qué valor tendrá la corriente
que circula por el circuito. Igual que en el
caso del condensador, partiremos de una
expresión que debiera ser conocida, la que se
suele usar para definir la autoinducción:

39.  Como vg es el voltaje en extremos de la
bobina podemos poner lo siguiente:

40.  Integrando los dos miembros de la igualdad
resulta que:

41.  que tras reordenar y tener en cuenta la
igualdad trigonométrica - cos a = sen ( a -
90º ), queda lo siguiente:

42.  Por tanto, la bobina en corriente alterna
atrasa la corriente 90º respecto a la tensión
presente en sus extremos.
 Esto se puede ver en la siguiente gráfica:

44. DUDAS?