Tema 1:Ley de Ohm.

1.1 Nociones Fundamentales de Electricidad

Magnitudes Eléctricas Fundamentales.

1.1.1 Intensidad

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán. Se define básicamente  intensidad eléctrica o corriente como el flujo de electrones que circula en un sentido determinado a través de un medio conductor.La corriente eléctrica es medible siendo su unidad el amperio o ampere.

AMPERIO o AMPERE (A): Es el paso de un coulomb(= 6.29 x 10 E18 electrones) a

través de un conductor eléctrico en un segundo.

¿Por que tipos de materiales puede circular la corriente?

1.- Los cuerpos conductores están formados generalmente por enlaces moleculares metálicos. Estos enlaces se caracterizan por formar una nube de electrones compartida por todas las moléculas que forman el cuerpo. Es decir, existen electrones libres. Esta movilidad de los electrones permite la existencia y propagación de la corriente eléctrica. Por tanto todos los metales son conductores, pero existen otras sustancias no metal que también lo son, por ejemplo aquellas que se forman mediante enlaces iónicos con sales disueltas (agua).

2.- Los cuerpos semiconductores son aquellos que se vuelven conductores sólo bajo unas condiciones determinadas, como puede ser la temperatura, distribución de cargas, campos magnéticos, etc.

3. Los cuerpos aislantes son aquellos en los que sus moléculas establecen un potencial propio que evita la existencia de electrones libres.

1.1.2 Voltaje.

El voltaje es la unidad de medida del trabajo requerido para mover carga eléctrica a través de un elemento.

Específicamente se define el voltaje entre los extremos del elemento, como el trabajo requerido para mover una carga positiva de 1 coulomb de una terminal a la otra terminal del dispositivo.

VOLTIO (V): Es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de alambre conductor que lleva una corriente constante de 1 Amperio, cuando la potencia disipada entre estos dos puntos es de 1 watt.

1.1.3 Resistencia.

El flujo de la carga a través de cualquier material encuentra una fuerza opuesta similar, en muchos aspectos, a la fricción mecánica. Esta oposición, debida a las colisiones entre electrones, y entre electrones con átomos del material, que transforma la energía eléctrica en calor, se denomina resistencia del material.

OHMIO (Ω): Es la unidad de medición de la resistencia y se define como la cantidad de resistencia que permite que fluya un ampere de corriente en un circuito al aplicarse al mismo un volt.

En circuitos eléctricos y electrónicos existe la necesidad de materiales con valores específicos de resistencia, estos materiales se denominan resistores.

Resistencia, reactancia e impedancia.

La resistencia es el valor de oposición al paso de la corriente (sea directa o alterna) que tiene el resistor o resistencia

La reactancia es el valor de la oposición al paso de la corriente (solo corriente alterna) que tienen los condensadores (capacitores) y las bobinas (inductores).

En este caso existe la reactancia capacitiva debido a los condensadores y la reactancia inductiva debido a las bobinas.

Cuando en un mismo circuito se tienen estos elementos combinados (resistencias, condensadores y bobinas) y por ellas circula corriente alterna, la oposición de este conjunto de elementos al paso de la corriente alterna se llama: impedancia

La impedancia tiene unidades de Ohmios (Ohms). Y es la suma de una componente resistiva (debido a las resistencias) y una componente reactiva (debido a las bobinas y los condensadores). 

La resultante vectorial se le conoce como impedancia.


1.2 Ley de Ohm.

Hasta ahora sabemos que la corriente eléctrica son cargas negativas (electrones) que fluyen por un conductor ante la existencia de un potencial eléctrico. Si la corriente se forma por una diferencia de potencial, existirá una tensión, por lo tanto ambos fenómenos deben de estar relacionados de alguna forma.

 Efectivamente y además la relación es directa, esta relación es llamada Ley de Ohm.

La ley de Ohm establece que la corriente es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia.

La ley revela con claridad que para una resistencia fija entre mayor es el voltaje a través de un resistor, más grande es la corriente, y entre mayor es la resistencia para el mismo voltaje, menor es la corriente.

La resistencia multiplicada por la corriente es igual al voltaje:

R X I = V

2. Dividiendo el voltaje entre la corriente obtenemos la resistencia:

V / I = R

3. Dividiendo el voltaje entre la resistencia obtenemos la corriente:

V / R = I

Ejemplo. Determine la corriente resultante de la aplicación de una batería de 9 V a través de una red con una resistencia de 2.2 Ohms.

Solución: I = UV/ R = 9V / 2.2 Ohms = 4.09 A

Es importante recordar que:

Al aumentar el voltaje aumenta la corriente y al disminuir el voltaje disminuye la corriente.

Al aumentar la resistencia disminuye la corriente; y al disminuir la resistencia aumenta la corriente.

1.3 Potencia eléctrica y la Ley de Ohm.

La potencia eléctrica se define como la cantidad de energía eléctrica o trabajo, que se transporta o que se consume en una determinada unidad de tiempo.
Si la tensión se mantiene constante, la potencia es directamente proporcional a la corriente (intensidad). Ésta aumenta si la corriente aumenta.

Normalmente se analiza la Ley de Ohm como una relación entre el voltaje, la corriente y el valor de un resistor

Una forma más completa de expresar la Ley de Ohm es incluyendo la fórmula de potencia eléctrica.

Si se utiliza la conocida fórmula de potencia (con unidad de watts o vatios): P = V x I, potencia = voltaje x corriente, y sus variantes: V = P / I e I = P / V, se obtienen ecuaciones adicionales.

Las nuevas ecuaciones permiten obtener los valores de potencia, voltaje, corriente y resistencia, con sólo dos de las cuatro variables.

Despejando para P (potencia en watts o vatios) se obtiene:
P = V² / R, P = I² x R, P = V x I

Despejando para I (corriente en amperios) se obtiene:
I = V / R, I = P / V, I = (P / R)^1/2

Despejando para R (resistencia en ohmios) se obtiene:
R = V / I, R = V² / P, R = P / I²

Despejando para V (Voltaje en voltios) se obtiene:

V = (P x R)^1/2, V = P / I, V = I x R

Gráfica de la ley de Ohm con la formula de la potencia.

Ejercicios de la ley de Ohm.

1. Calcula la intensidad de la corriente que alimenta a una lavadora de juguete que  tiene una resistencia de 10 ohmios y funciona con una batería con una diferencia  de potencial de 30 V.

Datos.                   Formula.

I= ?                         I= V/R                  I= 30V/10 Ohms 

V= 30V                                               I= 3 Amp.

R= 10 Ohms.

2. Calcula el voltaje, entre dos puntos del circuito de una plancha, por el que  atraviesa una corriente de 4 amperios y presenta una resistencia de 10 ohmios.

Datos.                   Formula.

I= 4 Amp.              V= I.R                      V= 4 Amp.10 Ohms 

V= ?                                                       V= 40 V.

R= 10 Ohms.

3. Calcula la resistencia atravesada por una corriente con una intensidad de 5  amperios y una diferencia de potencial de 10 voltios.

Datos.                   Formula.

I= 5 Amp.               R= V/I                       R= 10V/5 Amp.

V= 10V                                                    R= 2 Ohm.

R= ?

4. Calcula la resistencia que presenta un conductor al paso de una corriente con una tensión de 15 voltios y con una intensidad de 3 amperios.

Datos.                     Formula.

I= 3 Amp.                R= V/I                        R= 15V/3 Amp.

V= 15V                                                      R= 5 Ohm.

R= ?

5. Calcula la intensidad que lleva una corriente eléctrica por un circuito en el que se encuentra una resistencia de 25 ohmios y que presenta una diferencia de  potencial entre los extremos del circuito de 80 voltios.

Datos.                       Formula.

I= ?                            I= V/R                       I= 80V/25 Ohms 

V= 80V                                                       I= 3.2 Amp.

R= 25 Ohms.

6. Calcula la tensión que lleva la corriente que alimenta a una cámara frigorífica si  tiene una intensidad de 2,5 amperios y una resistencia de 500 ohmios.

Datos.                        Formula.

I= 2.5 Amp.                 V= I.R                     V= 2.5 Amp.500 Ohms 

V= ?                                                            V= 1250 V.

R= 500 Ohms.

7. Calcula la intensidad de una corriente que atraviesa una resistencia de 5 ohmios  y que tiene una diferencia de potencial entre los extremos de los circuitos de

105 V.

Datos.                       Formula.

I= ?                            I= V/R                      I= 105V/5 Ohms 

V= 105V                                                    I= 21 Amp.

R= 5 Ohms.

8. Calcula la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito, por el que  atraviesa una corriente de 8,4 amperios y hay una resistencia de 56 ohmios.

Datos.                        Formula.

I= 8.4 Amp.                V= I.R                  V= 8.4 Amp.56 Ohms 

V= ?                                                       V= 470.4 V.

R= 56 Ohms.

9. Calcula la potencia de una corriente eléctrica que atraviesa una resistencia de

5 ampers y que tiene una diferencia de potencial entre los extremos del circuito

50 voltios.

Datos.                        Formula.

P= ?                     

I= 5 Amp.                    P= I.V                 P= 5 Amp.50 Ohms                                                                                   

V= 50 Ohms.                                         P= 250 W.

10.Calcular ¿Qué potencia eléctrica desarrolla una parrilla que recibe una diferencia de potencial de 120 V y por su resistencia circula una corriente de 6 amperes.

Datos                           Fórmulas

P = ?                             P = VI                 P= 120V.6Amp

V = 120 V                                                 P= 720 W

I = 6 A

11.Obtener la potencia eléctrica de un tostador de pan cuya resistencia es de 40 Ω y por ella circula una corriente de 3 amperes.

Datos                            Fórmula

P = ?                             P = I²R.              P= (3 Amp.)² . 40 Ohms

R = 40 Ohms

I = 3 A                                                       P= 360 W

12. Un foco de 100 W se conecta a una diferencia de potencial de 120 V. Determinar la resistencia del filamento.

Datos.                           Fórmula 

R=?                               R= V²/P              R= (120V²)/100

P= 100W                      

V= 120V.                                                  R= 144 Ohms.

Para mejor entendimiento recomiendo ver el siguiente vídeo y no se pierdan el siguiente tema donde comenzaré a desarrollar el tema de potencia eléctrica.