Electrónica: conceptos, definiciones, leyes, teoremas

Explicando la ley de Ohm

La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de voltaje (una batería de 12 voltios) y un resistor / resistencia de 6 ohms (ohmios).

Ver el gráfico a la derecha.

Se puede establecer una relación entre el voltaje de la batería, el valor del resistor y lacorriente que entrega la batería y que circula a través del resistor.

Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm.

Entonces la corriente que circula por el circuito (por el resistor) es:
I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios.

De la misma fórmula se puede despejar el voltaje en función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V = I x R. Entonces, si se conoce la corriente y el valor del resistor se puede obtener el voltaje entre los terminales del resistor, así: V = 2 Amperios x 6 ohms = 12 Voltios

Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del voltaje y la corriente, se obtiene la Ley de Ohm de la forma: R = V / I. Entonces si se conoce el voltaje en el resistor y la corriente que pasa por el se obtiene: R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohms

Es interesante ver que la relación entre la corriente y el voltaje en un resistor es siempre lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor del resistor. Así, a mayor resistencia mayor pendiente. Ver gráfico.

Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.

Se dan 3 Casos:

- Con un valor de resistencia fijo: La corriente sigue al voltaje. Un incremento del voltaje, significa un incremento en la corriente y un incremento en la corriente significa un incremento en el voltaje.

- Con el voltaje fijo: Un incremento en la corriente, causa una disminución en la resistencia y un incremento en la resistencia causa una disminución en la corriente

- Con la corriente fija: El voltaje sigue a la resistencia. Un incremento en la resistencia, causa un incremento en el voltaje y un incremento en el voltaje causa un incremento en la resistencia.

Representación gráfica de la resistencia

Para tres valores de resistencia diferentes, un valor en el eje vertical (corriente) corresponde un valor en el eje horizontal (voltaje).

Las pendientes de estas líneas rectas representan el valor del resistor.

Con ayuda de estos gráficos se puede obtener un valor de corrientepara un resistor y un voltaje dados. Igualmente para un voltaje y un resistor dados se puede obtener la corriente. Ver el gráfico anterior.

Esta ley establece:

Voltaje = Corriente multiplicada por la resistencia.

También se puede representar alternativamente como

Fuerza Electromotriz = Corriente multiplicada por la resistencia

aunque los significados son los mismos, la diferencia de nomenclatura existe.

Basada en el trabajo de Georg Simon Ohm, la Ley de Ohm es una de las tres leyes fundamentales del estudio de la electricidad, en compañía de las leyes de Kirchhoff delvoltaje y de la corriente. Estas tres leyes conforman el marco dentro del cual el resto de la electronica se establece. Es importante notar que estas leyes no se aplican en todas las condiciones, pero definitivamente se aplican con gran precision en alambres los cuales son usados para conectar entre sí la mayor parte de las partes electrónicas dentro de un circuito. Aunque las partes individuales pueden o no ser analizadas por la ley de Ohm, sus relaciones con el circuito pueden serlo.

El enunciado actual de la Ley de Ohm es:

La corriente que fluye a traves de un conductor es proporcional a la fuerza electromotriz aplicada entre sus extremos, teniendo en cuenta que las temperatura y demás condiciones se mantengan constantes.

Hay que tener en cuenta que no se menciona la resistencia, sino que simplemente éste es el nombre dado a la (constante de) proporcionalidad involucrada.

Algo importante que se obtiene de esta definición es

• En un circuito pasivo, la corriente es el resultado del voltaje aplicado; y

• Existen efectos térmicos definitivos en la resistencia (o la resistencia efectiva) en los conductores.

La ley de Ohm es lineal y por lo tanto asume su linealidad en la parte electrónica. Es fácil pensar en términos de una ecuación de línea  considerando la resistencia como la constante m, la corriente como la variable x, y el voltaje como la variable dependiente y. De esta manera se establece una relación de proporcionalidad entre el voltaje y la corriente.

Por supuesto, la Ley de Ohm puede ser reorganizada de tres maneras válidas y equivalentes.

Ley de Ohm

Se le llama ley de ohm a la relación que hay entre el voltaje, la intensidad de corriente y la resistencia de un circuito, explicando que la intensidad de corriente es directamente proporcional al voltaje del circuito y a su vez es inversamente proporcional y eso se puede expresar de esta manera:

                                                                     

                                                                 Voltaje

Corriente=  _______________________

                                                       Resistencia

Las dimensiones de estos son:

•          El voltaje se mide en Volteos
•          La resistencia se mide en Ohm
•          La corriente se mide en Ampéres

Y la expresión anterior queda así:

 

                                                             Volts     

Ampéres=   __________________

                                                                      

                                                            Ohms

Al decir que la intensidad de corriente es directamente proporcional con el voltaje, quiere decir que voltaje doble produce corriente doble, mientras mayor sea el voltaje, mayor será la intensidad de corriente y viceversa.  Sin embargo en un circuito se eleva su resistencia al doble, la corriente baja a la mitad.

 Se puede definir esto por separado de la siguiente manera:

Voltaje:

Se le llama voltaje, tensión eléctrica o diferencia de potencial a la medición del trabajo de una carga entre dos puntos determinados.

                                                   Voltaje= (resistencia)(corriente)

Intensidad de corriente:

Se le llama corriente o intensidad eléctrica al flujo de la carga que recorre un material por unidad de tiempo y se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se le denomina ampére.

                                                  Corriente= voltaje/resistencia

Resistencia:

Se le llama resistencia a la medida de la oposición del paso de corriente. La unidad de medición para la resistencia es el ohmio

                                                  Resistencia= voltaje/corriente

Potencia eléctrica:

Cuando dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie en un circuito y al aplicar un voltaje, todas las resistencias son recorridas por la misma corriente.

Y para calcular la resistencia total en el circuito con resistencias en series se hace de la siguiente manera

La carga al moverse por el circuito emite energía. Esa energía puede hacer que el circuito se caliente por la rapidez con la que la carga se mueve o también se convierta en energía mecánica o luz y a eso se le llama potencia eléctrica, que es igual al producto de la corriente por el voltaje

                                               Potencia= (corriente) (voltaje)

Siendo que el voltaje se expresa en volts y la corriente en amperes, la potencia se expresa en watts y quedaría de esta manera

                                              Watts= (Amperes) (Volts)

La relacion entre voltaje, corriente, resistencia y potencia electrica se puede representar por la siguente imagen

Ejemplos:

1)

Un circuito electrico esta polarizado o alimentado con un voltaje de 12 voltios y este circuito tiene una resistencia de 300 ohms.

calcula la corriente del circuito.

I= V/R

I= 12v/300ohms

I= 0.04 amperes

2)

Un automovil tiene una bateria que otorga un voltaje de 13.8v, si la carga del automovil demanda 60 amp. ¿Cuanto es la resistencia en ese instante?

R= V/I

R= 13.8v/60amp.

R=  0.23 ohms