Los efectos de la temperatura sobre la resistencia eléctrica
Escrito por Samuel Markings ; última actualización: February 01, 2018
La electricidad es el flujo de partículas eléctricamente cargadas llamadas electrones, y que permite a la humanidad una lujosa existencia con iluminación, calefacción y televisión. A medida que los electrones fluyen a través de un cable se dispersan en la superficie y uno con el otro. Esta dispersión conduce a una reducción en la energía del electrón, y este fenómeno se conoce generalmente como resistencia.
Resistencia de un alambre
La resistencia de un alambre puede calcularse en base a su longitud, anchura, espesor y resistividad. La resistencia es una constante del material específico el cual es una medida de cuánta dispersión se produce en un material. Por ejemplo, los metales con una alta resistencia son malos conductores, y aquellos con baja resistividad son buenos conductores. La resistencia de un metal se determina por su resistencia, así como sobre sus dimensiones y puede calcularse utilizando la siguiente fórmula:
R = Rho x L / A
Donde Rho es la resistencia, L es la longitud del cable y A es el área transversal del cable. Esta ecuación puede ser entendida en términos de dispersión de electrones. Cuando el alambre se hace más largo (L se hace más grande), los electrones tienen mayor probabilidad de dispersión, y la resistencia será mayor. Cuando crece el área transversal del alambre, los electrones se propagan más, dispersándose menos unos de los otros y por lo tanto la resistencia es menor. De estas variables la resistividad es la que más afecta el cambio en la resistencia con la temperatura, ya que cualquier expansión térmica hará que sea mayor el área transversal (y disminuye la resistencia), pero también aumenta la longitud (y aumenta la resistencia).
Temperatura
En la escala atómica, la temperatura es una medida de vibración atómica. Si se calienta un objeto, la energía se transfiere al objeto, los átomos ganan energía y se mueven más rápido. Los objetos que tienen una alta temperatura tienen átomos que se están moviendo a altas velocidades. Lo contrario es cierto para bajas temperaturas. Como se disminuye la temperatura de un objeto, sus átomos constituyentes se ralentizan.
Efecto de la temperatura sobre la resistencia
A medida que se aumenta la temperatura de un alambre metálico, los átomos del metal comienzan a vibrar a mayor velocidad. Estas vibraciones conducen a una mayor dispersión de electrones y por lo tanto llevan a un aumento general en la resistencia. El enfriamiento de la temperatura ambiente conduce a una disminución de las vibraciones atómicas y una disminución en la resistencia.
Calculando el cambio en la resistencia con la temperatura
El cambio en la resistencia con la temperatura puede ser calculada, suponiendo una relación lineal. Se trata de una buena aproximación para la mayoría de los metales y se puede utilizar la siguiente ecuación:
R = R0 [(1 + (alfa x dt)]
R es la resistencia nueva (medida en ohmios) después del cambio de temperatura, R0 es la resistencia ante el cambio de temperatura, alfa es el coeficiente de temperatura de resistencia (la tasa de cambio de la resistencia por grado) y dt es el cambio de temperatura.
