Ley de Ohm, potencia en una resistencia y código de colores

Ley de Ohm

Para una resistencia, la tensión V en voltios, la corriente I en amperios y la resistencia R en ohmios (Ω) se relacionan mediante

V = I × R

que puede reordenarse como I = V / R y R = V / I. Representada la corriente frente a la tensión, una resistencia ideal da una recta que pasa por el origen, y su pendiente es 1 / R. Las resistencias reales siguen la ley con bastante precisión, salvo pequeños efectos como el calentamiento.

Ejemplo: una resistencia de 100 Ω conectada a 5 V lleva I = 5 / 100 = 0,05 A = 50 mA.

Potencia en una resistencia

Toda la potencia eléctrica en una resistencia se convierte en calor. Con la ley de Ohm, la potencia tiene tres formas equivalentes:

P = V × I = I² × R = V² / R

Use el par de magnitudes conocidas que tenga. La resistencia de 100 Ω con 5 V disipa 5² / 100 = 0,25 W. Cada resistencia tiene una potencia nominal, como 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W o 1 W. Si la potencia disipada supera la nominal, la resistencia se sobrecalienta y puede quemarse. Una buena práctica es dejar un margen de al menos un factor de dos.

Ejemplo: 12 V sobre 470 Ω dan I = 25,5 mA y P = 12² / 470 = 0,31 W. Una resistencia de 1/4 W queda sobrecargada aquí, así que elija una de 1/2 W.

Serie y paralelo

En serie, la misma corriente atraviesa todas las resistencias, las resistencias se suman y la tensión se reparte en proporción:

R_total = R1 + R2 + R3

En paralelo, la misma tensión está en todas las resistencias, y se suman las conductancias:

1 / R_total = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3

Para dos resistencias esto es R_total = R1 × R2 / (R1 + R2). El resultado es siempre menor que la rama más pequeña.

Ejemplo: 220 Ω y 330 Ω en serie dan 550 Ω, y en paralelo dan 220 × 330 / 550 = 132 Ω.

Ejemplo de divisor de tensión: 100 Ω y 220 Ω en serie con 9 V. La corriente es 9 / 320 = 28,1 mA. Las tensiones son 2,81 V y 6,19 V, y la disipación es de 79 mW y 174 mW.

Lectura del código de colores de cuatro bandas

Las resistencias pequeñas se marcan con bandas de colores. En una resistencia de cuatro bandas las dos primeras bandas son cifras, la tercera es un multiplicador y la cuarta es la tolerancia. La banda de tolerancia está algo separada de las demás, así que empiece a leer por el extremo opuesto.

Valores de las cifras (el multiplicador es 10 elevado a este número):

• Negro 0, marrón 1, rojo 2, naranja 3, amarillo 4
• Verde 5, azul 6, violeta 7, gris 8, blanco 9

Multiplicadores adicionales: dorado ×0,1, plateado ×0,01.

Bandas de tolerancia:

• Marrón ±1 %, rojo ±2 %, verde ±0,5 %, azul ±0,25 %, violeta ±0,1 %, gris ±0,05 %
• Dorado ±5 %, plateado ±10 %, y la ausencia de banda de tolerancia significa ±20 %

Ejemplos:

• Marrón, negro, marrón, dorado: 10 × 10 = 100 Ω ±5 %
• Amarillo, violeta, rojo, dorado: 47 × 100 = 4,7 kΩ ±5 %
• Naranja, naranja, marrón, plateado: 33 × 10 = 330 Ω ±10 %

Código de cinco bandas y tolerancia

Las resistencias de precisión tienen cinco bandas: tres cifras, luego un multiplicador y después una tolerancia, típicamente marrón (±1 %) o rojo (±2 %). La cifra adicional permite valores como 56,2 kΩ.

• Marrón, negro, negro, negro, marrón: 100 × 1 = 100 Ω ±1 %
• Verde, azul, rojo, rojo, marrón: 562 × 100 = 56,2 kΩ ±1 %

La tolerancia es la desviación permitida del valor real respecto al valor marcado. Una resistencia de 100 Ω ±5 % puede medir entre 95 Ω y 105 Ω. Con 5 V pasa entre 47,6 mA y 52,6 mA. Use componentes del 1 % o más ajustados donde importe el valor exacto, como en divisores y circuitos de precisión; el 5 % basta para limitar corriente y para resistencias de pull-up.

Ejemplo resuelto

Necesita una resistencia en serie para hacer pasar 20 mA por un LED con una caída de 2 V desde una alimentación de 9 V.

1. Tensión en la resistencia: 9 − 2 = 7 V. 2. Resistencia: R = 7 / 0,020 = 350 Ω. Los valores estándar E24 más cercanos son 360 Ω, que da 19,4 mA, y 330 Ω (naranja, naranja, marrón, dorado), que da 21,2 mA. 3. Potencia: P = 7² / 350 = 0,14 W, o 0,15 W para 330 Ω. Una resistencia de 1/4 W justo basta con un margen de aproximadamente 1,7, y una de 1/2 W es más segura.

Si la alimentación fuera de 24 V, los mismos 20 mA necesitarían (24 − 2) / 0,02 = 1100 Ω y disiparían 22² / 1100 = 0,44 W, así que elija una resistencia de 1 W para mantener el margen.

Pruébelo en el simulador de resistencias

El simulador de resistencias muestra una resistencia en 3D con Resistencia, Clasificación de potencia, Tolerancia y Tensión CC aplicada como entradas. Los valores predeterminados son 100 Ω, 5 %, 0,25 W y 5 V. Los valores en vivo muestran la Caída de voltaje, la corriente, la Disipación de energía y la Temperatura corporal estimada, y una gráfica tensión–corriente (Característica tensión-corriente) traza la recta de la ley de Ohm con líneas discontinuas para los límites bajo y alto de la tolerancia. Un panel muestra el Código de color de cuatro bandas para la resistencia y la tolerancia elegidas.

• Con los valores predeterminados debería leer 50 mA y 0,25 W, exactamente en la potencia nominal.
• Suba la tensión a 6 V: 60 mA y 0,36 W, y un aviso de funcionamiento indica que la potencia disipada supera los 0,25 W nominales.
• Cambie la Resistencia a 4700 Ω, con Tolerancia del 5 %, y compruebe el código de colores con amarillo, violeta, rojo, dorado de la tabla anterior.
• Cambie la Tolerancia al 10 % y vea cómo se ensanchan las líneas discontinuas de la gráfica y la última banda cambia a plateado.

El código de colores mostrado es solo la versión de cuatro bandas, con la banda de tolerancia más próxima elegida para la Tolerancia que usted fije. El código de cinco bandas se trata únicamente en esta guía.

Pruébalo en el simulador