La ley de Ohm describe la relación que existe entre la corriente eléctrica, la resistencia y el voltaje en un circuito eléctrico.
Fue formulado por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió cómo estos tres aspectos fundamentales de la electricidad se afectan entre sí.
Esto abrió un amplio camino en la física y la ingeniería, ya que la ley de ohm es ampliamente utilizada en el estudio de la electricidad y la electrónica.
Para comprender el flujo de corriente eléctrica y su comportamiento, Ohm realizó una serie de investigaciones utilizando baterías y cables de diferentes materiales y longitudes.
Uno de los hallazgos fue, que cuanto más largo era el cable que usaba en sus experimentos, menos corriente fluía a través de él, debido a que la resistencia aumenta a medida que el cable se hace más largo.
Además, descubrió que la resistencia era proporcional a la longitud del cable y al tipo de material utilizado. Estos experimentos llevaron a formular lo que hoy se conoce como «Ley de Ohm».
Fórmula de la Ley de Ohm
El principio básico de la Ley de Ohm es que la magnitud de una corriente eléctrica a través de un conductor es directamente proporcional al voltaje del mismo conductor.
Esto se puede entender de una forma práctica, analizando un cable recto de longitud (l) con una sección transversal (A) y una diferencia de potencia (Vb – Va) que se mantiene a través del conductor.
De tal manera, que un conductor tiene una resistencia (R) proporcional a su longitud, siendo (R) igual a la razón entre la diferencia de potencial aplicada al conductor y la corriente circula por este.
l: Longuitud; I: Intensidad; E: Campo eléctrico.
Es así como la Ley de Ohm se puede expresar matemáticamente mediante la fórmula:
V = I * R
Donde:
- V: representa el voltaje,
- I: es la corriente y
- R: es la resistencia.
Esta ecuación se puede reorganizar algebraicamente para calcular cualquiera de sus otras variables conociendo dos de ellas:
Aplicación de la fórmula. Ejemplo
Para comprender la aplicación de la fórmula, suponga un circuito que funciona con una intensidad de corriente de 1.2 Amperios y tiene una resistencia de 10 Ω.
Se puede hallar el voltaje del generador del circuito utilizando la ecuación conocida V = I * R. Se sustituyen lo valores conocidos:
V = 1.2 A * 10 Ω → V = 12 V
Por lo tanto, el voltaje del generador que contiene el circuito es de 12 voltios.
Conceptos básicos y unidades de medida de la ecuación de Ohm
Cada componente de la ecuación de la Ley de Ohm tiene un papel importante en la relación entre voltaje, corriente y resistencia.
Voltaje (V):
Representa la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Por lo general, se denota con la letra «V».
La unidad de medida es el Voltio (V) en honor al químico y físico italiano Alessandro Volta.
Intensidad de la corriente (I):
Es el flujo de carga eléctrica a través de un conductor y se ve afectado por el voltaje aplicado y la resistencia del circuito.
La intensidad de la corriente se representa con la letra «I» y su unidad de medida es el Amperio (A) por el matemático y físico francés André M. Ampere.
Resistencia (R):
Es la propiedad de un material para resistir la corriente que fluye por él. Cuanto mayor es la resistencia, menos corriente circula.
La unidad de medida en el ohmio que se indica con el símbolo (Ω) por el alemán Georg Simón Ohm.
La tabla muestra un resumen de las diferentes variables que intervienen en el estudio de la Ley de Ohm.
Ley de Ohm en circuitos en serie y en paralelo
La Ley de Ohm se aplica de manera ligeramente diferente en circuitos en serie y en paralelo.
Es importante mencionar que los componentes de un circuito son: la fuente eléctrica o generador, resistencia, conductor e interruptor.
Circuito en Serie:
Un circuito en serie los componentes eléctricos se conectan uno después del otro, formando una única trayectoria para la corriente como se muestra en la gráfica.
Las características de este tipo de circuito son:
- La corriente es la misma en todos los componentes. It = I1 = I2.
- El voltaje se divide entre ellos. Entonces para hallar el voltaje total del circuito se debe calcular cada uno por separado. V1 ≠ V2.
- La resistencia total resulta de la suma algebraica de las resistencias individuales. Rt = R1+R2.
- Una interrupción en cualquier parte del circuito detendrá el funcionamiento de todo el circuito.
Ejemplo aplicación de la ley de Ohm circuito en serie
Para ejemplificar este tipo de circuito, si las bombillas tienen una resistencia de 4 Ω y 6 Ω, y la pila es de 9 V, se puede calcular la intensidad de corriente.
Para ello, primero se debe reducir el diagrama a una sola resistencia: Rt = R1+R2 → Rt = 6 Ω +4 Ω = 10 Ω. La resistencia total es de 10 ohmios.
Ahora, para conocer la intensidad se sustituyen los valores conocidos en la ecuación: I = V/R.
I = (9 V)/(10 Ω) = 0.9 A
Conocida (I), se puede hallar el voltaje que consume cada uno de las bombillas.
V1 = 0.9 A*6 Ω → V1 = 5.4 V
V2 = 0.9 A*4 Ω → V2 = 3.6 V
Circuito en Paralelo:
Un circuito en paralelo es una configuración en la que los componentes eléctricos se conectan de manera que tienen dos o más trayectorias independientes para la corriente.
Las características de este tipo de circuito son:
- El voltaje aplicado es el mismo en todos los componentes. Vt = V1 = V2.
- La corriente total del circuito es la suma de las corrientes en cada rama. I1 ≠ I2, ya que la intensidad es diferente en cada componente.
- La resistencia total es el inverso de la suma de los inversos de las resistencias individuales.
1/Rt = 1/R1 +1/R2
