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La Ley de Ohm

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La resistencia eléctrica representa el impedimento que un material conductor ofrece al paso de una corriente. El físico alemán Georg Ohm publicó a principios del siglo XIX su Tratado de Circuitos Eléctricos y, en su honor, la medida de la resistencia es el Ohmio.

Texto: Redacción

La resistencia eléctrica representa el impedimento que un material conductor ofrece al paso de una corriente. El físico alemán Georg Ohm publicó a principios del siglo XIX su Tratado de Circuitos Eléctricos y, en su honor, la medida de la resistencia es el Ohmio.

Ohm descubrió que la corriente que circula por un circuito eléctrico es proporcional al voltaje aplicado a dicho circuito e inversamente proporcional a su resistencia, es decir, la fórmula I=V/R que equivale a R=V/I.

Dicho de otro modo: la relación entre el voltaje y la intensidad es una constante, la resistencia.

Esto es de aplicación directa con corriente continua, y cualquiera que haya hecho alguna práctica de laboratorio o sea aficionado al bricolaje básico lo conoce perfectamente de usar pilas o baterías, bombillas, etcétera.

Pero cuando tenemos una corriente alterna (las señales de audio lo son) la fórmula es exactamente la misma, aunque en lugar de números reales la fórmula la componen números complejos, es decir, con una parte real y otra “imaginaria”. La primera del todo equivale a las resistencias y la segunda (llamada reactancia) está estrechamente relacionada con las características de la corriente alterna (frecuencia y variación de la corriente en el tiempo). A esa “resistencia compleja” se la llama impedancia: su cálculo y descripción precisa implica matemáticas avanzadas que escapan del objetivo de nuestra revista.

PEQUEÑOS CILINDROS

Las resistencias eléctricas en sí suelen presentarse en forma de pequeños cilindros con un terminal eléctrico en cada extremo. Normalmente se identifican por un código de bandas de colores (cada color es un número), de forma que las bandas representan los varios dígitos y en su caso el multiplicador, la tolerancia e incluso su coeficiente térmico. La resistencia eléctrica de los materiales cambia mucho según su temperatura y en un componente electrónico ese puede ser un factor importante a tener en cuenta.

De hecho, a veces se aprovecha y por eso sí tiene sentido en algunos aparatos hablar de fase de calentamiento, pues sus circuitos no son estables hasta alcanzado ese punto. Algunas marcas ya no utilizan estos códigos de colores y marcan directamente sus componentes con el valor: las resistencias Dale, bien conocidas en el mundo audiófilo (y omnipresentes en el amplificador Burson Audio que he probado este mes) son un ejemplo popular, al ser el cuerpo marrón con las cifras impresas en negro.

Por otra parte, si se fijan en un circuito con resistencias, verán algunas de tamaño minúsculo y otras de tamaño considerable, y quizás del mismo valor (10 Ohmios, por ejemplo): la diferencia estará en que la más grande será capaz de disipar mucho más calor, y por lo tanto por ella podrán circular corrientes más altas, que destruirían la pequeña enseguida.

UTILIZACIÓN

El uso más obvio de las resistencias es para controlar niveles. Ya que presentan una resistencia (valga la redundancia) al paso de la corriente, intercalándolas entre fuente y amplificador conseguiremos controlar el volumen.

Dentro de un altavoz de varias vías, el filtro, además de repartir las frecuencias entre los diferentes drivers como vimos con los condensadores, también deberá igualar sensibilidades (para evitar que suene más fuerte el de graves que el de agudos por ejemplo) y para eso se usan resistencias también (en este caso de alto wataje, pues por ellas circulará la corriente del amplificador al altavoz).

Pero los usos de las resistencias en circuitos electrónicos son tantos... Prácticamente no existe ningún circuito que no use alguna o muchas. En algunos puntos su uso no será crítico porque estará alejado del paso de la señal, aunque sí puede ser necesario que tenga alta precisión (mejor del 1%) si por ejemplo controla un regulador de voltaje.

En todo circuito de potencia se precisará una capacidad de disipación holgada, no sólo para evitar averías a largo plazo sino porque un sobrecalentamiento le hará perder propiedades (precisión) y el aparato no estará óptimo.

En aquellos puntos en que la señal de audio pase por la resistencia, o la resistencia esté entre ella y la tierra común o negativo, el uso de resistencias de mayor calidad, sin apenas componente de reactancia (poco inductivas, usando por ejemplo carbono en lugar de un arrollamiento), incidirá en la calidad del sonido final.

Además de las citadas Dale, están las Mundorf, Caddock, Vishay, Holco, Allen-Bradley...

POTENCIA Y ALTAVOCES

Se nos pregunta con frecuencia si son fiables los datos de las fichas técnicas de los catálogos de los fabricantes, en particular la potencia de los amplificadores. La respuesta es que, en general, sí, porque entre otras cosas esos datos responden a mediciones certificadas, pero a veces uno tiene que fijarse en la letra pequeña para descubrir toda la verdad. Precisamente la impedancia de los altavoces (o simulación de altavoces) usados para medir la potencia publicada es una de las claves.

Un amplificador ideal se comporta como una fuente de voltaje pura; es decir, si le conectamos a sus bornes una resistencia de 8 Ohm ofrecerá X amperios, si la resistencia es de 4 Ohm (la mitad) la corriente deberá aumentar al doble, y así sucesivamente. Lo que ocurre en realidad es que ante una carga mayor (porque conectamos una resistencia menor que ofrece menos impedimento a la conducción, pasa más corriente) el amplificador no puede aguantar el mismo voltaje y éste cae, y al ser inferior la corriente que pasa por esa resistencia menor no llega a ser el doble. Pero es mayor, y como potencia es igual a voltaje multiplicado por corriente, resulta más potencia.

Ejemplos: un amplificador ideal podría declarar 50W a 8 Ohmios, y luego dará (los declare o no, si lo hace ¡el fabricante lo destacará!) 100W a 4 Ohm y 200W bajo cargas de 2 Ohm. Un competidor puede tener un amplificador peor que dé 40W a 8 Ohm y 70W a 4 Ohm (no llega a duplicar), pero podría poner en su catálogo sólo la potencia a 4 Ohm y, así, alguien que no se fijara pensaría que el ampli de 70W es más potente que el de 50W... cuando es justo al revés.

SUMAS Y SINERGIAS

¿Cómo se combinan resistencias? Un grupo de resistencias se comporta como una resistencia equivalente, cuyo valor podemos calcular fácilmente. Si las resistencias se unen en serie, su valor equivalente será la suma de sus valores; en ese caso, por todas las resistencias circulará la misma intensidad y si midiéramos el voltaje en sus extremos veríamos que se lo reparten en función de su valor y siguiendo siempre la Ley de Ohm. Así funcionan muchos mandos de volumen: el cursor contacta diferentes puntos en uniones entre resistencias aumentando o disminuyendo el valor total (y el volumen cambia a la inversa, justamente).

Si se unen en paralelo, para calcular su valor deberemos dar la inversa de las sumas de los inversos de cada una (1/R=1/r1+1/r2 etcétera). En la práctica eso significa que dos resistencias de idéntico valor R unidas en paralelo equivaldrán a una resistencia de R/2 Ohmios. La corriente se dividirá entre las resistencias unidas en paralelo, que sí presentarán la misma diferencia de potencial (voltaje) entre sus extremos. Esto es útil, por ejemplo, ante fuertes corrientes si no tenemos resistencias capaces de resistirlas.