En 1827 el científico alemán George Ohm publicó su famosa ley, fundamental en la electricidad y electrónica. Veamos en este artículo en qué consiste y cómo se aplica para la resolución de distintos problemas.
Magnitudes eléctricas
En todo circuito eléctrico hay tres magnitudes básicas que están estrechamente relacionadas: Tensión, Corriente y Resistencia.
La relación entre ellas puede entenderse mejor si se hace una analogía entre el circuito eléctrico y un “circuito” por el que circula agua. Imaginemos que este circuito está formado por un tanque grande que hace las veces de depósito, una manguera y un balde.
El movimiento o circulación de agua a través de la manguera es el equivalente de la corriente eléctrica a través de los cables.
La altura del tanque, de la cual depende la presión del agua, es el equivalente de la tensión eléctrica, que “empuja” a la corriente.
El diámetro de la manguera, que permite que pase mas o menos agua, es equivalente a la resistencia eléctrica, que también regula el paso de la corriente.
Relación entre magnitudes eléctricas
Veamos ahora como se relacionan estas magnitudes entre si.
Supongamos que queremos aumentar el caudal de agua, es decir la cantidad de litros por minuto, que llegan al balde. Si no cambiamos la manguera, podemos elevar la altura del tanque, con lo cual el agua tendrá mas presión. Esto se puede ver en la Fig. 2.
Otra manera de obtener el mismo resultado es aumentando el diámetro de la manguera. De esta manera el agua puede circula mas libremente y también se logra un aumento del caudal. Eso se puede ver en la figura 3.
De lo anterior podemos llegar a la siguiente conclusión: el caudal de agua depende directamente de la altura del tanque (aumenta cuando ésta aumenta) e inversamente de la oposición de la manguera (el caudal aumenta cuando la oposición disminuye).
En un circuito eléctrico, la relación es equivalente: si la resistencia se mantiene constante, la corriente aumenta cuando aumenta le tensión. O, si lo que se mantiene constante es la tensión, la corriente aumenta si se disminuye la resistencia.
Se puede decir que hay una relación directa entre la tensión y la corriente: cuando la tensión aumenta, la corriente también; y al revés: cuando la tensión disminuye la corriente también disminuye.
Y entre la resistencia y la corriente hay una relación inversa: cuando la resistencia aumenta, la corriente disminuye, y viceversa.
Relaciones entre las magnitudes eléctricas
Si la tensión aumenta, la corriente aumenta y si la tensión disminuye, la corriente también disminuye (relación directa).
Si la resistencia aumenta, la corriente disminuye, pero si la resistencia disminuye, la corriente aumenta (relación inversa)
Esto que puede ponerse tan complicado al explicarlo en palabras se puede expresar con una sencilla fórmula matemática, como veremos mas adelante. También está muy bien representado en la siguiente imagen:
Simulador
También puede apreciar la relación entre las tres magnitudes empleando este simulador.
Con los controles deslizables de la derecha, aumenta y disminuye la Tensión y la Resistencia y observa que sucede con la intensidad de corriente.
¿Se cumplen las relaciones que vimos mas arriba?
Ley de Ohm
La relación entre tensión, corriente y resistencia se conoce como la ley de Ohm y se expresa matemáticamente de la siguiente forma:
Aunque ésta es una fórmula sencilla, de donde se pueden despejar las expresiones para calcular V, I o R, a veces la memoria nos puede fallar e inducirnos a errores.
Para evitar eso, se emplea un truco simple gracias al cual podemos recordar fácilmente todas las fórmulas. Se le llama triángulo de la Ley de Ohm y tiene el siguiente aspecto:
Para recordar la fórmula de una de las tres magnitudes, la tapamos con el dedo. Por ejemplo, si queremos calcular la corriente, tapamos la I:
Si queremos calcular la tensión, tapamos la V:
Y finalmente, si lo que queremos calcular es la resistencia, tapamos la R:
El siguiente video nos resume lo que ya hemos visto:
Ejemplos de aplicación
Veamos ahora algunos ejemplos de como se utiliza la ley de Ohm
Ejemplo 1: Cálculo de la corriente
Una estufa eléctrica que tiene una resistencia de 100 ohms se conecta a una tensión de 220 Voltios.
¿Cuánta corriente circulará por la estufa?
Debemos calcular I, así que del triángulo de la ley de Ohm:
Ejemplo 2: Cálculo de la tensión
En un tramo de cable que tiene una resistencia de 1,4 Ohms circula una corriente de 20 Amperes.
¿Cuál es la tensión en el cable debida a esa resistencia?
Ejemplo 3: Cálculo de la resistencia
En un automóvil, cuya batería tiene una tensión de 12 Voltios, la lámpara de la luz alta consume 1 Amper.
¿Qué resistencia representa esa lámpara?
Actividades
Repasemos lo aprendido con estas actividades:
Calculadora
Esta calculadora te puede resultar útil para resolver problemas de la ley de Ohm
App la ley de Ohm
Para seguir practicando puedes descargarte esta app
Hoy entendí gracias