Definición – ¿Qué significa la Ley de Ohm?

La Ley de Ohm es una fórmula utilizada para calcular la relación entre voltaje, corriente y resistencia en un circuito eléctrico.

Para los estudiantes de electrónica, la Ley de Ohm (E = IR) es tan importante como la ecuación de Relatividad de Einstein (E = mc²) para los físicos. Ley de Ohm

E = I x R

Cuando se especifica, significa voltaje = corriente x resistencia, o voltios = amperios x ohmios, o V = A x Ω.

Llamada así por el físico alemán Georg Ohm (1789-1854), la Ley de Ohm aborda las cantidades clave que trabajan en los circuitos:

Si conoces el voltaje (E) y la corriente (I) y quieres saber la resistencia (R), X-out la R en la pirámide y calcular la ecuación restante (ver la primera, o la más a la izquierda, pirámide de arriba).

Nota: La resistencia no se puede medir en un circuito de operación, por lo que la Ley de Ohm es especialmente útil cuando se necesita calcularla.

En lugar de apagar el circuito para medir la resistencia, un técnico puede determinar R utilizando la variación de la Ley de Ohm antes mencionada.

Ahora, si conoces el voltaje (E) y la resistencia (R) y quieres saber la corriente (I), X-out la I y calcula los dos símbolos restantes (ver la pirámide central arriba).

Y si conoces la corriente (I) y la resistencia (R) y quieres saber el voltaje (E), multiplica las mitades inferiores de la pirámide (ver la tercera, o la pirámide de la derecha, arriba).

Conceptos básicos de electricidad

Cuando se empieza a explorar el mundo de la electricidad y la electrónica, es vital empezar por entender los conceptos básicos de voltaje, corriente y resistencia. Estos son los tres elementos básicos necesarios para manipular y utilizar la electricidad.

Al principio, estos conceptos pueden ser difíciles de entender porque no podemos “verlos”. Uno no puede ver a simple vista la energía que fluye a través de un cable o el voltaje de una batería sentada sobre una mesa.

Incluso el relámpago en el cielo, aunque visible, no es realmente el intercambio de energía que ocurre desde las nubes a la tierra, sino una reacción en el aire a la energía que pasa a través de él.

Para detectar esta transferencia de energía, debemos utilizar herramientas de medición como multímetros, analizadores de espectro y osciloscopios para visualizar lo que está sucediendo con la carga en un sistema.

Carga eléctrica

La electricidad es el movimiento de los electrones. Los electrones crean carga, que podemos aprovechar para hacer el trabajo.

Su bombilla, su equipo de música, su teléfono, etc., están aprovechando el movimiento de los electrones para hacer su trabajo. Todos ellos operan utilizando la misma fuente de energía básica: el movimiento de los electrones.

Los tres principios básicos de este tutorial pueden ser explicados usando electrones, o más específicamente, la carga que ellos crean:

  • El voltaje es la diferencia de carga entre dos puntos.
  • La corriente es la velocidad a la que fluye la carga.
  • La resistencia es la tendencia de un material a resistir el flujo de carga (corriente).

Por lo tanto, cuando hablamos de estos valores, realmente estamos describiendo el movimiento de la carga, y por lo tanto, el comportamiento de los electrones.

Un circuito es un circuito cerrado que permite que la carga se mueva de un lugar a otro. Los componentes en el circuito nos permiten controlar esta carga y utilizarla para hacer el trabajo.

Georg Ohm era un científico bávaro que estudió electricidad. Ohm comienza describiendo una unidad de resistencia que se define por la corriente y el voltaje. Entonces, comencemos con el voltaje y sigamos a partir de ahí.

Corriente Eléctrica

La corriente es el flujo de una carga eléctrica. Es una cantidad importante en circuitos electrónicos. La corriente fluye a través de un circuito cuando se coloca una tensión a través de dos puntos de un conductor.

Flujo de electrones

En un circuito electrónico, la corriente es el flujo de electrones. Sin embargo, generalmente la corriente se muestra en la dirección de las cargas positivas.

Esto es en realidad en la dirección opuesta al movimiento de los electrones en el circuito.

¿Cómo se mide la corriente?

La unidad de medida estándar para la corriente es el amperio. A veces se abrevia como A o amperios. El símbolo utilizado para la corriente es la letra “i”.

La corriente se mide como el flujo de carga eléctrica a través del tiempo a través de un punto dado en un circuito eléctrico. Un amperio es igual a 1 culombio en 1 segundo. Un culombio es una unidad estándar de carga eléctrica.

Cálculo de la corriente

La corriente puede ser calculada usando la ley de Ohm. También se puede utilizar para calcular la resistencia de un circuito si también se conoce la tensión o la tensión de un circuito si se conoce la resistencia.

I = V/R
donde I = corriente, V = tensión y R = resistencia

La corriente también se utiliza para calcular la potencia utilizando la siguiente ecuación:

P = I * V
donde P = potencia, I = corriente y V = tensión.

CA frente a CC

Hay dos tipos principales de corriente que se utilizan en la mayoría de los circuitos electrónicos en la actualidad. Son corriente alterna (AC) y corriente continua (DC).

Corriente continua (DC)

La corriente continua es el flujo constante de carga eléctrica en una dirección. Las baterías generan corriente continua para alimentar los artículos de mano.

La mayoría de los componentes electrónicos utilizan corriente continua para la alimentación interna, convirtiendo a menudo la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) mediante un transformador.

Corriente alterna (AC)

Corriente alterna es la corriente en la que el flujo de carga eléctrica cambia constantemente de dirección. Hoy en día, la corriente alterna se utiliza principalmente para transmitir energía a las líneas eléctricas.

En los Estados Unidos la frecuencia a la que la corriente alterna es de 60 Hertz. Otros países utilizan 50 Hertz como frecuencia estándar.

Electromagnetismo

La corriente también juega un papel importante en el electromagnetismo. La ley de Ampere describe cómo un campo magnético es generado por una corriente eléctrica. Esta tecnología se utiliza en motores eléctricos.

Datos interesantes sobre la actualidad

La dirección del flujo de corriente se muestra a menudo con una flecha. En la mayoría de los circuitos electrónicos, la corriente fluye hacia la tierra.

La corriente en un circuito se mide usando una herramienta llamada amperímetro.

El flujo de la corriente eléctrica a través de un alambre a veces se puede pensar como el flujo del agua a través de una tubería.

La conductividad eléctrica de un material es la medida de la capacidad del material para permitir el flujo de la corriente eléctrica.

Ejemplos

Pruebe algunos cálculos de muestra basados en un circuito en serie simple, que incluye sólo una fuente de voltaje (batería) y resistencia (luz). En cada ejemplo se conocen dos valores. Usa la Ley de Ohm para calcular el tercero.

Ejemplo 1: Se conocen la tensión (E) y la resistencia (R).

¿Cuál es la corriente en el circuito?

I = E/R = 12V/6Ω = 2A

Ejemplo 2: Se conocen la tensión (E) y la corriente (I).

¿Cuál es la resistencia creada por la lámpara?

R = E/I = 24V/6A = 4Ω

Ejemplo 3: Se conocen la corriente (I) y la resistencia (R). ¿Cuál es el voltaje?

¿Cuál es el voltaje en el circuito?

E = I x R = (5A)(8Ω) = 40 V

Cuando Ohm publicó su fórmula en 1827, su principal hallazgo fue que la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de un conductor es directamente proporcional al voltaje que se le impone.

En otras palabras, se requiere un voltio de presión para empujar un amperio de corriente a través de un ohmio de resistencia.

Usos de la Ley de Ohm

La Ley de Ohm puede ser usada para validar:

  • Valores estáticos de los componentes del circuito
  • Niveles actuales
  • Suministros de tensión
  • Caída de tensión

Si, por ejemplo, un instrumento de prueba detecta una medición de corriente superior a la normal, podría significar:

  • La resistencia ha disminuido.
  • El voltaje ha aumentado, causando una situación de alto voltaje. Esto podría indicar un problema de suministro o de circuito.

En circuitos de corriente continua (CC), una medición de corriente inferior a la normal podría significar:

  • La resistencia de los circuitos ha aumentado. Posible causa: Conexiones deficientes o flojas, corrosión y/o componentes dañados.
  • El voltaje ha disminuido.

Las cargas dentro de un circuito consumen corriente eléctrica. Las cargas pueden ser de cualquier tipo de componente: pequeños aparatos eléctricos, ordenadores, electrodomésticos o un gran motor.

La mayoría de estos componentes (cargas) tienen una placa de identificación o pegatina informativa. Estas placas de identificación proporcionan certificación de seguridad y múltiples números de referencia.

Los técnicos se refieren a las placas de identificación de los componentes para aprender los valores estándar de voltaje y corriente.

Durante las pruebas, si los técnicos descubren que los valores habituales no se registran en sus multímetros digitales o pinzas de medición, pueden usar la ley de Ohm para detectar qué parte de un circuito está fallando y a partir de ahí determinar dónde puede estar el problema.

Ciencia básica de los circuitos

Los circuitos, como toda la materia, están hechos de átomos. Los átomos consisten en partículas subatómicas:

  • Protones (con carga eléctrica positiva)
  • Neutrones (sin cargo)
  • Electrones (con carga negativa)

Los átomos permanecen unidos por fuerzas de atracción entre el núcleo de un átomo y los electrones de su capa externa.

Cuando son influenciados por el voltaje, los átomos en un circuito comienzan a reformarse y sus componentes ejercen un potencial de atracción conocido como diferencia de potencial.

Los electrones sueltos atraídos mutuamente se mueven hacia los protones, creando un flujo de electrones (corriente). Cualquier material en el circuito que restrinja este flujo se considera resistencia.

Capacidad de potencia eléctrica

Los componentes eléctricos reciben una “potencia nominal” en vatios que indica la velocidad máxima a la que el componente convierte la energía eléctrica en otras formas de energía como el calor, la luz o el movimiento. Por ejemplo, una resistencia de 1/4W, una bombilla de 100W, etc.

Los dispositivos eléctricos convierten una forma de energía en otra. Así, por ejemplo, un motor eléctrico encubrirá la energía eléctrica en una fuerza mecánica, mientras que un generador eléctrico convierte la fuerza mecánica en energía eléctrica. Una bombilla convierte la energía eléctrica en luz y calor.

Además, ahora sabemos que la unidad de potencia es el WATT, pero algunos dispositivos eléctricos como los motores eléctricos tienen una potencia nominal en la antigua medida de “caballos de fuerza” o CV. La relación entre caballos de fuerza y vatios se da como: 1hp = 746W. Así, por ejemplo, un motor de dos caballos de fuerza tiene una potencia de 1492W, (2 x 746) o 1,5kW.

Ohms Law Pie Chart

Para ayudarnos a entender la relación entre los diversos valores un poco más, podemos tomar todas las ecuaciones de la Ley de Ohm desde arriba para encontrar Voltaje, Corriente, Resistencia y por supuesto Potencia y condensarlas en un simple gráfico de la Ley de Ohmios para su uso en circuitos y cálculos de CA y CC como se muestra.

Cómo funciona la ley de Ohm

La ley de Ohm describe la forma en que la corriente fluye a través de una resistencia cuando se aplica un potencial eléctrico (voltaje) diferente en cada extremo de la resistencia.

Una manera de pensar en esto es como agua fluyendo a través de una tubería. El voltaje es la presión del agua, la corriente es la cantidad de agua que fluye a través de la tubería y la resistencia es el tamaño de la tubería.

Más agua fluirá a través de la tubería (corriente) mientras más presión se aplique (voltaje) y cuanto más grande sea la tubería (menor será la resistencia).

Otro Ejemplo

1. Si se aumenta la resistencia de un circuito eléctrico, ¿qué ocurrirá con la corriente suponiendo que la tensión permanezca igual?

Respuesta: La corriente disminuirá.

2. Si la tensión a través de una resistencia se duplica, ¿qué pasará con la corriente?

Respuesta: La corriente también se duplicará.

Explicación: Si miras la ecuación V= IR, si R permanece igual, entonces si multiplicas V*2 (el doble de voltaje), también debes duplicar la corriente para que la ecuación siga siendo verdadera.

Datos interesantes sobre la ley de Ohm

Generalmente se aplica sólo a circuitos de corriente continua (DC), no a circuitos de corriente alterna (AC). En los circuitos de CA, debido a que la corriente cambia constantemente, se deben tener en cuenta otros factores como la capacitancia y la inductancia.

El concepto detrás de la ley de Ohm fue explicado por primera vez por el físico alemán Georg Ohm, quien también le da nombre a la ley.

La herramienta para medir voltios en un circuito eléctrico se llama voltímetro. Para medir la resistencia se utiliza un ohmiómetro. Un multímetro puede medir varias funciones incluyendo voltaje, corriente, resistencia y temperatura.

Descubrimiento de la ley de Ohm

Existe una relación matemática que vincula la corriente, la tensión y la resistencia. Un científico alemán llamado Georg Ohm realizó muchos experimentos en un esfuerzo por mostrar una relación entre los tres. En los días en que realizaba sus experimentos no había medidores como los conocemos hoy en día.

Sólo después de un esfuerzo considerable y en el segundo intento logró concebir lo que hoy conocemos como la Ley de Ohm.

Nota sobre Georg Ohm

Nacido en Erlangen, a unos 80 km al norte de Múnich en 1879, Georg Ohm se convirtió en una de las personas que investigó mucho sobre la nueva ciencia asociada con la electricidad, descubriendo la relación entre voltaje y corriente en un conductor – esta ley se llama ahora Ley de Ohm, en honor al trabajo que hizo.

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