LEY DE OHM

Circuito eléctrico simple y ley de Ohm

La corriente y el voltaje, asociados con una resistencia, se relacionan entre sí mediante una fórmula muy útil y sencilla llamada la ley de Ohm. Esta ley, que vamos a examinar en detalle más adelante, es una de las fórmulas más utilizadas en electricidad y electrónica por parte de ingenieros, técnicos, estudiantes y principiantes, para el análisis y diseño de todo tipo de circuitos, incluyendo amplificadores, fuentes de alimentación, etc., así como para la selección apropiada de conductores, fusibles, interruptores, enchufes y otros tipos de componentes.

Antes de conocer la ley de Ohm, es conveniente recordar qué es, cómo está estructurado y cómo funciona un circuito eléctrico simple. Según vimos en una publicación anterior, un circuito eléctrico, en un sentido general, es una combinación de componentes conectados de tal forma que proporcionen una trayectoria cerrada para la circulación de corriente y permitan aprovechar la energía de los electrones en movimiento para producir otras formas de energía, por ejemplo, luz calor, sonido, movimiento, etc. Un circuito eléctrico simple se compone básicamente, de los siguientes elementos:

Circuito eléctrico simple

• Una fuente de energía eléctrica ( V ), la cual suministra la fuerza necesaria para impulsar una corriente de electrones a través del circuito. Esta fuerza se expresa en voltios ( V ). La corriente producida se expresa en amperios ( A ).
• Un conjunto de conductores, los cuales proporcionan un camino de poca resistencia para la circulación de la corriente eléctrica a través del circuito.
• Una carga, la cual convierte la energía de los electrones en movimiento en otras formas de energía. En este caso, la carga está representada por una resistencia ( R ), la cual convierte energía eléctrica en calor. La resistencia se expresa en ohmios ( Ω ). En el resto de este artículo asumiremos que la carga o cargas de un circuito son resistencias puras.
• Un interruptor ( S ), el cual actúa como elemento de control del circuito, regulando el paso de corriente eléctrica hacia la carga.

Examinemos como funciona este circuito eléctrico simple. Supongamos inicialmente que el interruptor ( S ) está en la posición abierta ( OFF ). Bajo esta condición, no circula corriente eléctrica alguna a través de los conductores ni de la carga porque la trayectoria está interrumpida. Se dice, entonces, que el circuito está abierto. supongamos ahora que se acciona el interruptor y se pasa a la posición cerrada ( ON ).

Bajo esta condición, los electrones tendrán una trayectoria por donde circular y la fuente podrá impulsar una corriente eléctrica ( I ). Se dice, entonces, que el circuito está cerrado. Considerando el sentido convencional, la corriente sale de la fuente de alimentación por el borne positivo ( + ), se desplaza a lo largo del conductor superior, atraviesa la carga ( R ), continúa por el conductor superior y regresa a la fuente por el borne negativo. El proceso se repite indefinidamente mientras permanezca cerrado el interruptor. Hecho este recuento, estamos ya en capacidad de conocer y asimilar la ley de Ohm.

Enunciado de la ley de Ohm

En un circuito resistivo, o sea que solo tiene resistencias, el voltaje ( V ), la resistencia ( R ) y la corriente ( I ) están relacionados entre sí mediante una fórmula muy útil y sencilla llamada la ley de Ohm, descubierta por el físico alemán Georg Simon Ohm (1789 - 1854) y dada a conocer públicamente en 1828. Esta ley establece lo siguiente:

" La intensidad ( I ) de la corriente eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado ( V ) e inversamente proporcional a la resistencia ( R ) del mismo ".

Matemáticamente, esta relación se puede representar en forma resumida mediante la siguiente fórmula:

                           Intensidad = Voltaje / Resistencia                     I = V / R

El significado de cada uno de los términos de esta ecuación es el siguiente:

V es la tensión aplicada, expresada en voltios ( V ).
I  es la corriente eléctrica que circula por el circuito, expresada en amperios ( A ).
R es la resistencia u oposición al paso de la corriente, expresada en ohmios ( Ω ).

Para que la aplicación de esta fórmula produzca los resultados correctos, las cantidades deben expresarse en las unidades básicas o patrón, es decir el voltaje en voltios, la corriente en amperios y la resistencia en  ohmios. Si estas magnitudes están expresadas en múltiplos o submúltiplos de las unidades básicas, las mismas deben convertirse primero a estas unidades antes de aplicar la ley de Ohm. Por ejemplo, 20mV (milivoltios) deben expresarse como 0.020 V, 10 KΩ (kiloohmios) como 10.000 Ω y 30 µA (microamperios) como 0.000030 A.

Por tanto, la ley de Ohm nos permite calcular una magnitud, digamos la corriente ( I ), conociendo las otras dos ( V, R ). También nos confirma que la intensidad o cantidad de corriente de un circuito depende del voltaje aplicado por la fuente y de la resistencia que le presenta la carga. En otras palabras, si por un circuito pasa cierta cantidad de corriente, esto se debe a la existencia de un voltaje aplicado y de una resistencia presentada por la carga. Esta última limita la cantidad de corriente que circula por el circuito. Si la resistencia es alta, la corriente será baja, mientras que si la resistencia es baja, la corriente será alta. Los siguientes ejemplos de aplicación de la ley de Ohm aclararán estos conceptos.

Ejemplo número 1 : En el circuito eléctrico de la siguiente imagen, el voltaje entregado por la fuente tiene un valor de 110 voltios y la resistencia ofrecida por la carga un valor de 10 ohmios. ¿Cuál es el valor de la corriente que circula por el circuito?.

Circuito eléctrico simple ley de Ohm ejemplo 1

Solución : Las magnitudes de este circuito son:

V= 110V

R= 10Ω

I= ?A

Para calcular la corriente ( I ), aplicamos la ley de Ohm ( I=V / R ), reemplazando las letras que representan los parámetros del circuito por sus valores numéricos, expresados en unidades básicas. Esto es:

I = V / R = 110V / 10Ω = 11A

Por tanto, la corriente a través del circuito es 11 amperios.

Ejemplo número 2 : Consideremos el mismo circuito del ejemplo número 1, pero ahora aumentemos el voltaje, por ejemplo al doble, es decir 220 voltios, dejando el mismo valor de resistencia, es decir 10 ohmios. ¿ Qué sucederá con la intensidad ?

Circuito eléctrico simple ley de ohm 2

Solución : Las nuevas magnitudes del circuito son las siguientes:

V = 220V
R = 10Ω

I = ? A

Aplicando la ley de Ohm ( I = V / R ) y reemplazando las letras por sus valores, tenemos lo siguiente:

I = 220V / 10Ω = 22A

Por tanto, la nueva corriente a través del circuito es de 22 amperios. Como conclusión, al aumentar el voltaje al doble, la intensidad también aumenta el doble. Este resultado confirma el siguiente enunciado, derivado de la ley de Ohm:

" La intensidad de la corriente es directamente proporcional al voltaje aplicado ".

Ejemplo número 3 : Consideremos nuevamente el mismo circuito anterior, pero ahora cambiemos la resistencia al doble, es decir 20 ohmios y mantengamos el valor de la fuente de alimentación en 110 voltios. ¿ Qué sucederá con la intensidad ?

Circuito eléctrico simple ley de ohm 3

Solución : Las nuevas magnitudes del circuito son las siguientes:

V = 110 V
R = 20Ω

I  =  ? A

Aplicando la ley de Ohm ( I = V / R ) y reemplazando las letras por sus valores, tenemos:

I = 110V / 20Ω = 5,5A

Por tanto, la nueva corriente a través del circuito es 5,5 amperios. Como conclusión, al aumentar la resistencia al doble, la intensidad disminuye a la mitad. este resultado confirma el siguiente enunciado, derivado de la ley de Ohm:

" La intensidad de la corriente es inversamente proporcional al valor de la resistencia ".

Como se puede observar a partir de los ejemplos anteriores, al modificar las condiciones del circuito, cambiando el valor del voltaje o la resistencia, cambia también el valor de la corriente, lo cual explica el comportamiento del circuito ante estas situaciones. De ahí la importancia de la ley de Ohm. Por esta razón les recomiendo memorizarla y tenerla muy en cuenta en lo sucesivo, puesto que la misma le será de gran ayuda para resolver un buen número de problemas reales que se presentan en la práctica de la electricidad y la electrónica. De todas formas, recuerde siempre que la ley de Ohm relaciona el voltaje, la resistencia y la intensidad en circuitos eléctricos cerrados, es decir por donde puede circular una corriente eléctrica.

En la próxima entrada veremos otras formas de representar la ley de Ohm como es en forma de triángulo.

Escrito por Archie Tecnology

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