Una de las leyes fundamentales que siempre se estudia en un curso de física es la ley de Ohm. Esta es relativamente simple, pero al mismo tiempo es muy importante conocerla y tener una correcta comprensión de la misma.
Para comprender aunque sea un poco sobre la electricidad; es necesario conocer las leyes fundamentales. Uno de ellos es la ley de Ohm de Georg Simon Ohm. El estudio de la ingeniería eléctrica comienza con él y por una buena razón. Ilustra la dependencia de los parámetros del circuito eléctrico entre sí.
Definición de la Ley de Ohm
La definición de la ley de ohm dice teóricamente dice que la fuerza de la corriente depende directamente del voltaje e inversamente de la resistencia. Esta afirmación es cierta para una sección de un circuito con una resistencia definida y estable. La fórmula de esta referencia se muestra en la imagen siguiente. Donde I es la intensidad de la corriente, U es el voltaje y R es la resistencia. Vamos a tener en cuenta una relación muy simple que es; cuanto mayor sea el voltaje mayor será la corriente y a mayor sea la resistencia menor será la corriente.
Fórmula de la ley de Ohm
Esta fórmula es para calcular la corriente I = U / R, para calcular resistencia despejamos la U para la izquierda quedando así R=U / I , por último despejando a I así U = R * I para calcular tensión.
- U: Voltaje aplicado a la resistencia. La unidad es voltio, el símbolo de la unidad es V.
- I: Corriente que fluye a través de la resistencia. La unidad es ampere y el símbolo de la unidad es A.
- R: Resistencia. La unidad es ohm(Ohmio) y el símbolo de la unidad es Ω letra griega omega.
Hay tres pilares fundamentales a la hora de comprender esta ley; y es dominar los conceptos básicos de que es la intensidad de corriente, voltaje y resistencia.
Que es la Corriente
Resumiendo la corriente eléctrica en relación con los metales es el movimiento dirigido de electrones, partículas cargadas negativamente. En un estado de calma, se mueven caóticamente, cambiando constantemente de dirección. Bajo ciertas condiciones, la aparición de una diferencia de potencial, estas partículas comienzan a moverse en una dirección determinada. Este movimiento o flujo es la corriente eléctrica un caudal de electrones.
Para hacerlo más claro, puede comparar los electrones con el agua en un vaso sobre la mesa. Mientras el vaso está inmóvil, el agua no se moverá. Pero, tan pronto como levantamos un extremo de la base y el otro apoyado esta en pendiente(había una diferencia de potencial), el agua comenzó a moverse. Ocurre lo mismo con los electrones.
Ejemplo del Cálculo de Corriente por la Fórmula de Ohm
Cálculo de la corriente: se conocen la tensión (V) que alimenta el circuito y la resistencia (R) la cual puede ser cualquier dispositivo. ¿De cuanto es la corriente en el circuito?
I = V/R = 12 V / 5 Ω = 2.4 A
Con la fórmula de arriba como muestra la imagen también el resultado es 2,4 amperes.
Que es la Resistencia
Qué es la resistencia y por qué tienen una retroalimentación con la fuerza actual: cuanto mayor es la resistencia, menor es la corriente. Como sabe, los electrones se mueven a lo largo de un conductor o semiconductor. Suelen ser cables metálicos, ya que los metales tienen una buena capacidad para conducir corriente eléctrica. Sabemos que un metal tiene una red cristalina densa: muchas partículas que están cercanas y conectadas entre sí.
Los electrones, que se abren paso entre los átomos de metal; chocan contra ellos, lo que dificulta su movimiento o flujo a través del metal. Esto ayuda a entender la resistencia que tiene un conductor. Ahora queda claro por qué cuanto mayor es la resistencia, menor es la corriente: cuantas más partículas, más difícil es para los electrones superar el camino, lo hacen más lentamente por lo cual es un inhibidor del flujo.
Cálculo de Resistencia por la Fórmula de Ohm
Fórmula para la resistencia: se conocen la tensión (V) que alimenta el circuito y la corriente (I) que circula por el dispositivo. ¿De cuanto es la resistencia producida por el dispositivo?
R = E/I = 12 V / 1,5 A = 8 Ω
Con la fórmula de arriba como se muestra en la imagen también el resultado es una resistencia de 8 Ohmios.
Que es la tensión
Comencemos con una analogía y usaremos el agua nuevamente de referencia. Que haya agua en el embudo que se filtra a través de una garganta estrecha que crea resistencia. Si imaginamos que se coloca una carga sobre el agua, el movimiento del agua se acelerará. Esta carga es tensión.
Y ahora también está claro por qué cuanto mayor es el voltaje, más fuerte es la corriente; cuanto más fuerte es la presión, más rápido se moverá el agua. Es decir, la dependencia es directa: más voltaje, más corriente. Y es esta posición la que refleja la ley de Ohm: la presión(U) está en el numerador (en la parte superior la fracción). En resumen se trata de la presión que desencadena el flujo de electrones.
Ejemplo del Cálculo de Tensión por la Fórmula de Ohm
Ejemplo del cálculo de la Tensión: se conocen la corriente (I) que fluye por el circuito y la resistencia (R) que posee el dispositivo. ¿De cuanto es la tensión que alimenta el dispositivo?
E = I * R = (2 A)(2,5 Ω) = 5 V
Como resultado del cálculo por la fórmula de la ley de ohm mostrada arriba; mostrada en la imagen superior también, el resultado de la tensión que alimenta el circuito es de 5 voltios.
Ley de Ohm para Conexiones en Paralelo y en Serie
En electricidad, los elementos están conectados en serie, uno tras otro, o en paralelo, esto es cuando varias entradas están conectadas a un punto y las salidas de los mismos elementos están conectadas a otro. Daremos un resumen como se aplicaría
Conexión en Serie
En una conexión en serie la corriente(I) que fluye a través de elementos continuos; será la misma para los elementos. La tensión(V) en una sección de un circuito con elementos conectados en serie; se obtiene por la suma de los voltajes en cada sección. Esto se debe a que el flujo de corriente a través de un elemento es la transferencia de una parte de la carga de una parte a otra. La cantidad de este trabajo es tensión. Este es el significado físico del estrés. (I = I1 = I2)
Para una conexión en serie, debe transferir la carga a su vez a través de cada elemento. Y en cada elemento hay un cierto «volumen» de trabajo. Y para encontrar la cantidad de trabajo en toda la sección de la cadena, debe agregar el trabajo en cada elemento. Entonces resulta que el voltaje total es la suma de los voltajes en cada uno de los elementos. (V = V1 + V2)
De la misma manera, con la ayuda de la suma, se encuentra la resistencia total de la sección del circuito. ¿Cómo te imaginas esto? La corriente, que fluye a través de la cadena de elementos, supera constantemente todas las resistencias. Uno a uno. Es decir, para encontrar la resistencia que ha superado, es necesario sumar la resistencia. La derivación matemática es más complicada y es más fácil comprender el mecanismo de acción de esta ley. (R = R1 + R2)
Conexión en Paralela
La conexión en paralelo es cuando los terminales de los conductores o elementos convergen en un punto y sus extremos están conectados en otro. Intentaremos explicar las leyes que son válidas para compuestos de este tipo. Empecemos por la corriente. Se suministra una corriente de alguna magnitud al punto de conexión de los elementos. Se divide, fluyendo a través de todos los conductores. De esto concluimos que la corriente total en la sección es igual a la suma de la corriente en cada uno de los elementos: (I = I1 + I2 + I3)
Ahora sobre el voltaje. Si el voltaje es el trabajo de mover una carga, entonces el trabajo que se necesita para mover una carga será el mismo en cualquier elemento. Es decir, el voltaje en cada elemento conectado en paralelo será el mismo. No es tan divertido y claro como en el caso de la explicación de la ley de Ohm para la sección de la cadena, pero puedes entenderlo. (U = U1 = U2 = U3)
Para la resistencia es un poco más complicado. La conductividad es una característica que muestra lo fácil o difícil que es pasar para los electrones a través de este conductor. Está claro que cuanto menor sea la resistencia, más fácil pasará la corriente. Por lo tanto, la conductividad dada por la letra (G) se calcula como el recíproco de la resistencia. Según la fórmula así: G = 1/R.
Ahora podemos pasar a la resistencia. Dado que la conductividad es el recíproco de la resistencia, podemos obtener la siguiente fórmula: (1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3)
