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La Ley de Ohm es una de las leyes más fundamentales e importantes que rigen los circuitos eléctricos y electrónicos. Relaciona la corriente, el voltaje y la resistencia para un dispositivo lineal, de tal manera que si se conocen dos, se puede calcular la tercera.
Como la corriente, el voltaje y la resistencia son tres de las principales magnitudes de los circuitos, esto significa que la Ley de Ohm es también inmensamente importante.
La Ley de Ohm se utiliza dentro de todas las ramas de la ciencia eléctrica y electrónica. Se utiliza para calcular el valor de las resistencias requeridas en los circuitos, y también se puede utilizar para determinar la corriente que fluye en un circuito donde el voltaje se puede medir fácilmente a través de una resistencia conocida, pero más que esto, la Ley de Ohm se utiliza en un gran número de cálculos en todas las formas de circuito eléctrico y electrónico – de hecho en cualquier lugar que fluya la corriente.
Descubrimiento de la Ley de Ohm
Existe una relación matemática que relaciona la corriente, el voltaje y la resistencia. Un científico alemán llamado Georg Ohm realizó muchos experimentos en un esfuerzo por mostrar una relación entre los tres. En la época en la que realizaba sus experimentos no existían los contadores tal y como los conocemos hoy.
Sólo después de un considerable esfuerzo y al segundo intento consiguió idear lo que hoy conocemos como Ley de Ohm.
Nota sobre Georg Ohm:
Nacido en Erlangen, a unos 80 kilómetros al norte de Múnich en 1879, Georg Ohm llegó a ser una de las personas que más investigó sobre la nueva ciencia asociada a la electricidad, descubriendo la relación entre el voltaje y la corriente en un conductor – esta ley se denomina ahora Ley de Ohm, en honor al trabajo que realizó.
Lea más sobre Georg Ohm.
¿Qué es exactamente la Ley de Ohm?
La Ley de Ohm describe la forma en que la corriente fluye a través de un material cuando se aplican diferentes niveles de tensión. Algunos materiales, como los cables eléctricos, presentan poca resistencia al flujo de corriente y este tipo de material se denomina conductor. Por lo tanto, si este conductor se coloca directamente a través de una batería, por ejemplo, fluirá una gran cantidad de corriente.
En otros casos, otro material puede impedir el flujo de la corriente, pero todavía permite algo. En los circuitos eléctricos, estos componentes suelen llamarse resistencias. Sin embargo, otros materiales prácticamente no dejan pasar la corriente y estos materiales se denominan aislantes.
Ohm observó la forma en que la corriente fluía en varios materiales y pudo desarrollar su ley que ahora llamamos Ley de Ohm.
Para tener una primera idea de lo que ocurre es posible comparar la situación eléctrica con la del flujo de agua en una tubería. El voltaje está representado por la presión del agua la tubería, la corriente está representada por la cantidad de agua que fluye a través de la tubería, y finalmente la resistencia es el equivalente al tamaño de la tubería.
Se puede imaginar que cuanto más ancha sea la tubería, más agua fluirá. La razón es que es más fácil que fluya más agua por una tubería más ancha que por una más estrecha, ya que la más estrecha presenta más resistencia al flujo de agua. También si hay más presión en e tubo, entonces para el mismo tubo, fluirá más agua.
Ohm determinó que para materiales normales, duplicando el voltaje se duplicaba el flujo de corriente para un componente dado. Diferentes materiales o los mismos materiales con diferentes formas presentarán diferentes niveles de resistencia al flujo de corriente.
Definición de la Ley de Ohm
En otras palabras, al duplicar el voltaje a través de un circuito la corriente también se duplicará. Sin embargo si la resistencia se duplica la corriente disminuirá a la mitad.
En esta relación matemática la unidad de resistencia se mide en Ohms.
Fórmula de la Ley de Ohm
La fórmula o ecuación de la Ley de Ohm es muy sencilla.
La ley de Ohm se puede expresar de forma matemática:
Donde:
V = tensión expresada en Voltios
I = corriente expresada en Amperios
R = resistencia expresada en Ohmios
La fórmula se puede manipular de forma que si se conocen dos cantidades cualesquiera se puede calcular la tercera.
Triángulo de la ley de Ohm
Para ayudar a recordar la fórmula es posible utilizar un triángulo con un lado horizontal y el pico en la parte superior como una pirámide. Esto se conoce a veces como el triángulo de la ley de Ohm.
En la esquina superior del triángulo de la ley de Ohms está la letra V, en la esquina izquierda, la letra I, y en la esquina inferior derecha, R.
Para utilizar el triángulo se tapa la incógnita y luego y se calcula a partir de las otras dos. Si están en línea se multiplican, pero si una está encima de la otra entonces se deben dividir. Es decir, si hay que calcular la corriente se divide el voltaje por la resistencia, es decir, V/R y así sucesivamente.
Si hay que calcular el voltaje entonces se encuentra multiplicando la corriente por la resistencia, es decir, I x R.
Ejemplo de cálculo de la Ley de Ohms
Si un voltaje de 10 voltios se coloca a través de una resistencia de 500 ohmios determine la cantidad de corriente que fluirá.
Mirando el triángulo de la Ley de Ohms la corriente es la incógnita dejando el voltaje y la resistencia como valores conocidos.
De esta forma la corriente se encuentra dividiendo el voltaje entre la resistencia.
Ejemplo 2
De forma similar es posible utilizar la Ley de Ohm para encontrar la resistencia si se conocen la corriente y la tensión. Tomemos, por ejemplo, una tensión de 10 voltios y una corriente de 0,1A. Utilizando el triángulo de la Ley de Ohm, se puede ver que:
Ejemplo 3
Finalmente, la otra combinación es que si se conocen la resistencia y la corriente, entonces es posible calcular la tensión esperada a través de la resistencia. Tomemos el ejemplo de una distancia de 250 Ω que tiene una corriente de 0,1 A que fluye a través de él, entonces el voltaje se puede calcular como a continuación:
Gráfica lineal
Se puede observar que si se graficaran el voltaje y la corriente para una resistencia fija o una longitud de cable, etc, habría una curva lineal.
Se puede ver que al duplicar el voltaje se duplica la corriente que pasa por el elemento concreto del circuito.
En el gráfico, hay dos líneas, una para una resistencia más alta – ésta requiere que se aplique más voltaje para una corriente determinada que fluye. En consecuencia, esta debe tener una resistencia más alta. Por el contrario, la curva de la resistencia más baja muestra un componente que requiere que se aplique una tensión menor para una corriente determinada.
Componentes no lineales
La ley de Ohm en su forma básica, en la que una duplicación de la tensión resulta en una duplicación de la corriente, se aplica a componentes lineales como las resistencias ordinarias. Algunos componentes como los diodos tienen curvas no lineales en las que la resistencia se ve afectada por la tensión aplicada.
La Ley de Ohm es uno de los conceptos más básicos dentro de la ingeniería eléctrica y electrónica. El concepto de que un elemento tiene una determinada resistencia que determina la cantidad de corriente que fluye a través de él para un determinado voltaje es clave para el funcionamiento de prácticamente todos los circuitos.
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