Resistencia eléctrica

Una resistencia eléctrica es un componente o dispositivo eléctrico diseñado expresamente para tener una cierta magnitud de resistencia expresada en ohmios.

Para representar el elemento resistencia se utiliza el símbolo normalizado dado en la figura 1.a (Norma UNE 60617-4). Sin embargo, otro símbolo que se utiliza muy frecuentemente en la bibliografía es el mostrado en la figura 1.b, aunque ya no está en vigor.

Fig. 1 Símbolos para el elemento resistencia.

Las resistencias eléctricas deben operar en su entorno de trabajo soportando intensidades de campo eléctrico, cambios en su temperatura, humedad, radiación y otros efectos con  diferentes con una alta fiabilidad.

Dentro de las aplicaciones de las resistencias se encuentra la generación de calor, ya que algunas de ellas se diseñan expresamente para este fin. Otra aplicación de las resistencias puede ser el control de circuitos, donde añadiendo resistencias se modifican los valores de las señales eléctricas y/o su energía para obtener los efectos deseados. Las resistencias también pueden ser empleadas en el arranque de motores -modificando la curva de par-velocidad del motor- o para controlar la ganancia de amplificadores operacionales. 

La ecuación que modela el comportamiento de la resistencia es la que establece la ley de Ohm. 

La ley de Ohm establece que "la tensión, $u$, entre los terminales de un conductor es proporcional a la corriente, $i$, que lo atraviesa." $$u=R\cdot i$$ Cuando la corriente están en amperios $(A)$ y la tensión en voltios $(V)$, el valor de la resistencia está en ohmios $(\Omega)$ en honor al físico alemán Georg Simon Ohm.

El valor de la resistencia, $R$, para un conductor atravesado por una corriente axial a él es proporcional a su longitud, $l$, e inversamente proporcional a su sección $S$, $$R=\rho\cdot\dfrac{l}{S}$$ El valor de la resistencia es dependiente del material empleado. Este efecto se modela con un coeficiente de proporcionalidad, $\rho$, denominado resistividad (o resistencia específica) que multiplica a la relación de longitud y sección.

La resistencia de un conductor es dependiente de la temperatura. En general, la resistencia de los materiales metálicos y aleaciones aumenta con la temperatura, mientras que en el carbón se reduce.

Para los materiales metálicos, la expresión de la resistencia en función de la temperatura es $$R_{T2}=R_{T1}\cdot [1+\alpha_{\; T1}\cdot (T_2-T_1)]$$ donde $R_{T1}$ es la resistencia inicial a la temperatura $T$ y $\alpha_{\; T1}$ es el coeficiente de temperatura de la resistencia del material para la temperatura incial $T_1$.

Las resistencias eléctricas disipan toda la energía que absorben, es decir, no almacenan energía a diferencia de bobinas y condensadores.

El estudio del comportamiento del elemento resistencia en un régimen estacionario senoidal muestra que la tensión e intensidad están en fase. En efecto, si se somete a una resistencia a una tensión $u(t)=A\cdot\sin (\omega\cdot t +\varphi)$, la intensidad que recorrerá la resistencia será $i(t)=\dfrac{A}{R}\cdot\sin(\omega\cdot t +\varphi)$. La potencia será el producto de $u(t)$ e $i(t)$, cuyo valor medio es mayor que cero, $p_{med}>0$. La evolución en el tiempo de la tensión, intensidad y potencia para una resistencia en régimen estacionario senoidal se muestra en la figura 2.

Fig. 2 Evolución en el tiempo de la tensión, intensidad y potencia en una resistencia en régimen estacionario senoidal.