Ley de ohm

Introducción

     Como primer punto a tratar, se explicara el tema: “la ley de Ohm”, la cual fue postulada por el físico y matemático Alemán Georg Simon Ohm, quien estableció lo que es la tensión eléctrica (también denominado como diferencia de potencial o voltaje).

V = R I

     ¿Pero que es el voltaje? El voltaje es una magnitud física, con la cual podemos cuantificar o “medir” la diferencia de potencial eléctrico o la tensión eléctrica entre dos puntos, y es medible mediante un aparato llamado voltímetro. El símbolo con el cual es representado el voltaje o tensión eléctrica es V, que representa a la unidad de medida que es el voltio o volt.

     El voltaje que aparece entre los extremos de un conductor es proporcional a la intensidad de la corriente. La intensidad no es más que la cantidad de electricidad que circula por un circuito en la unidad de tiempo.  Para denominar la Intensidad se utiliza la letra I y su unidad es el amperio.

     Ohm completo la ley introduciendo la resistencia eléctrica. Una resistencia (también llamado resistor) es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje). Las resistencias se representan con la letra R.

Las unidades de estas magnitudes son:

1.     Voltios: el voltaje es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor.  Es decir,  conduce la energía eléctrica con mayor o con una menor potencia.  Voltaje y voltio son términos en homenaje a Alessandro Volta, que en 1800 invento la pila voltaica y la primera batería química.

2.    Ohmios: el Ohm es la unidad de medida de la resistencia en la que se oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con la letra griega "" (omega).  La razón por la cual se acordó utilizar esta letra y no la “O” del alfabeto, fue para evitar que se confundiera con el número cero.

3.    Amperes: son la unidad de la intensidad de una corriente eléctrica cuyo símbolo es A.

Estas unidades están definidas por el sistema internacional (SI).

     George Simon Ohm (1787-1854),  físico y profesor alemán, utilizo en sus experimentos instrumentos de medición bastante confiables y observo que si aumenta la diferencia de potencial en un circuito, mayor es la intensidad de la corriente eléctrica; también comprobó que al incrementar la resistencia del conductor, disminuye la intensidad de la corriente eléctrica. Con base en sus observaciones, en 1827 enuncio la siguiente ley que lleva su nombre: la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor en un circuito es directamente proporcional a la diferencial de potencia aplicado a sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.

Matemáticamente esta ley se expresa de la siguiente manera:

                                                                  V=  diferencia de potencia, aplicado a los extremos del conductor en volts (V)

I=   donde V= IR            R= resistencia del conductor en ohms

                                                                  I= intensidad de la corriente que circula por el conductor en amperes (A)

     Al despejarla resistencia de la expresión matemáticamente de la ley de Ohm, tenemos que:

R=

     Con base en esta ecuación la ley de Ohm define a la unidad de resistencia eléctrica de la siguiente manera: la resistencia de un conductor es de 1 ohm si existe una corriente de un Amper, cuando se mantiene una diferencia de potencial de un volt a través de la resistencia.

R (en ohms) =  V (en volts) / I (en amperes)

Es decir: 1 ohm =

Cabe señalar que la ley de Ohm presenta algunas limitaciones, como son:

a)    Se puede aplicar en los metales, mismos que reciben el nombre de conductores óhmicos, pero no así al carbón o a los materiales utilizados en los transistores, es decir, a los semiconductores, que se llaman conductores no óhmicos, pues no siguen la ley de Ohm, ya que su resistencia no permanece constante cuando se aplican voltajes diferentes.

b)    Al utilizar esta ley se debe recordarse que la resistencia cambia con la temperatura, pues todos los materiales se calientan por el paso de la corriente.

c)    Algunas aleaciones conducen mejor las cargas en una dirección que en otra.

En la ley de ohm, se encuentra un diagrama que es de gran utilidad para entender cómo aplicar la formula en situaciones de la vida real.

     La elección de la fórmula a utilizar dependerá del contexto en el que se aplique. Por ejemplo, si se trata de la curva característica I-V de un dispositivo eléctrico como un calefactor, se escribiría como: I = V/R. Si se trata de calcular la tensión V en bornes de una resistencia R por la que circula una corriente I, la aplicación de la ley sería: V= R I. También es posible calcular la resistencia R que ofrece un conductor que tiene una tensión V entre sus bornes y por el que circula una corriente I, aplicando la fórmula R = V/ I.

     Una de las consecuencias de la ley de Ohm es el Efecto Joule.

Cuando circula corriente eléctrica en un conductor, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor y eleva la temperatura de esté con lo que se origina el fenómeno que recibe el nombre de efecto Joule.

    El enunciado de la ley de Joule es el siguiente: el calor que produce una corriente eléctrica al circular por un conductor es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente, a la resistencia y al tiempo que dura circulando la corriente.

Matemáticamente se expresa de la siguiente manera:

Q= 0.24I²Rt

Donde:

0.24 calorías de energía térmica (constante)= 1 Joule de trabajo

I²Rt= es la potencia eléctrica multiplicada por el tiempo.

     Existen varios aparatos y dispositivos electrónicos que producen calor como consecuencia del efecto Joule, por ejemplo: planchas, radiadores, tostadores, calentadores o parrillas eléctricas. En estos utensilios una corriente relativamente alta circula por una bobina de varios ohms de resistencia. El alambre de la bobina se fabrica con una aleación especial y de tamaño apropiado, de tal manera que el calor generado no eleve la temperatura hasta el punto de fusión. Para la iluminación se usan los focos eléctricos que tienen una resistencia consistente a un filamento de tungsteno, cuando pasa la corriente por el filamento, este se calienta y lo vuelve incandescente.