¿Qué es y cómo se define la Ley de Ohm?
Ingeniera Industrial, MSc en Física, y EdD
La ley de Ohm plantea una simple relación para explicar que cuando por un resistor circula una corriente eléctrica, se produce un voltaje a través de sus terminales. Matemáticamente se expresa en:
V=I∙R
Donde:
V: voltaje o tensión
I: intensidad de corriente
R: resistencia
La ley de Ohm fue postulada por el matemático y físico de origen alemán Georg Simon Ohm en 1827, tras años de investigaciones relacionadas con la corriente eléctrica, aunque también incursionó en otras áreas de la Física. Gracias a sus valiosos aportes en la teoría que relaciona las variables de intensidad de corriente eléctrica, voltaje y resistencia eléctrica, se le asignó a esta última propiedad su apellido (Ohm).
La ley de Ohm plantea la relación entre la intensidad de corriente (I), voltaje (V) y Resistencia eléctrica (R).
El diagrama anterior muestra que si se conocen dos de las tres variables involucradas en la ley de Ohm, se puede determinar la tercera.
Variables en la ley de Ohm
Para analizar más a detalle la relación planteada por la ley de Ohm, es importante comprender las variables que la conforman. A continuación se describen:
Voltaje (V): es la fuerza que proporciona la energía necesaria para producir el flujo de electrones. Su unidad en el Sistema Internacional es el voltio (V). También se le conoce como potencial eléctrico, tensión o diferencia de potencial, y siempre se produce entre dos puntos o terminales. Por ejemplo, cuando a nivel residencial se dice que el voltaje que suministra la empresa de servicio eléctrico es de 120 V, significa que en los terminales de los tomacorrientes existe una diferencia de potencial con ese valor.
El voltaje puede generarse por corriente alterna o continua y se mide con un voltímetro. Una señal de voltaje se puede observar mediante un osciloscopio: cuando se trata de corriente alterna, la pantalla del instrumento mostrará una onda senoidal, y para corriente continua se observa una línea recta horizontal.
Intensidad de corriente (I): representa la circulación o flujo de electrones a través de un elemento. La unidad para expresar la intensidad de corriente eléctrica en el sistema internacional es el Amperio (A) y el instrumento para medir este parámetro es el amperímetro.
Resistencia eléctrica (R): es una propiedad que poseen los materiales de oponerse a la circulación de corriente a través de ellos. La resistencia es lo opuesto a la conductividad. La resistencia se mide a partir de un ohmímetro (escala disponible en los multímetros) y se expresa en Ohmios (Ω). Este parámetro depende de las características del material y la temperatura. Para un conductor eléctrico, la resistencia se determina con la siguiente relación:
\(R = \frac{l}{S}\)
Donde:
l: longitud del conductor
S: área de la sección transversal
Las resistencias cerámicas disponen de una serie de bandas de colores asociados a un valor numérico que de acuerdo a un código, permiten conocer el valor de la resistencia y su tolerancia.
Potencia eléctrica
Se refiere a la cantidad de energía disipada o absorbida por un componente, circuito, o sistema eléctrico, por cada unidad de tiempo. La unidad de potencia en el Sistema Internacional es el vatio (o Watts) y se denota con la letra “W” (1 W = 1 J/s).
\(P = \frac{E}{t}\)
Donde:
P: potencia (W)
E: energía (J)
T: tiempo (s)
Para un circuito donde interviene una resistencia, voltaje e intensidad de corriente, la potencia se puede determinar con las siguientes expresiones, dependiendo de los valores que se conozcan:
\(P = V \cdot I\)
\(P = \frac{{{V^2}}}{R}\)
\(P = {I^2} \cdot R\)
Ejemplo aplicando la ley de Ohm
Determine la intensidad de corriente que fluye por el circuito si se sabe que la resistencia tiene un valor de 150 kΩ y el voltaje de la fuente es de 22 V. Calcule además su potencia eléctrica.
Como se observa en este sencillo arreglo, se dispone de una sola resistencia que se encuentra conectada en paralelo con la fuente de voltaje, por tal motivo, el voltaje entre sus terminales es el mismo voltaje de la fuente, es decir, 22 V.
Conociendo el voltaje que actúa en la resistencia y el valor de la misma, se procede a aplicar la ley de Ohm para determinar la intensidad que fluye por el circuito:
\(I = \frac{V}{R}\)
Nota: el valor proporcionado de la resistencia eléctrica está expresado en kΩ, y 1 kΩ = 1000 Ω.
\(I = \frac{{22\;V}}{{150000\;}}\)
I = 1,46×10-4 A
I = 14,6 mA
Ahora bien, la potencia eléctrica en la resistencia se puede determinar con cualquiera de las expresiones descritas, ya que se conocen todos los parámetros (R, I y V):
\(P = \frac{{{V^2}}}{R} = \frac{{{{\left( {22\;V} \right)}^2}}}{{150000\;}}\)
\(P = 3,23 \times {10^{ – 3}}W\)
\(P = 3,23\;mW\)
Art. actualizado: Julio 2022; sobre el original de enero, 2017.
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