Ley de Ohm: Definición y Relación Entre Voltaje, Corriente y Resistencia

Ley de Ohm: Definición y Relación Entre Voltaje, Corriente y Resistencia

¿Sabía que la corriente eléctrica se ve afectada por el voltaje y la resistencia en un circuito? En esta lección, usaremos la ley de Ohm, que nos dice cómo se relacionan la corriente, el voltaje y la resistencia, a medida que trabajamos a través de varios ejemplos de circuitos eléctricos.

Presión, Resistencia y Flujo

El pasado fin de semana, estaba en el jardín regando las flores cuando, de repente, el flujo de agua casi se detuvo. Miré hacia atrás y me di cuenta de que había un problema en la manguera que restringía el flujo de agua. Después de que arreglé la curva, el flujo de agua regresó y reanudé mi riego. Pero, unos minutos más tarde, el flujo de agua volvió a disminuir. Busqué otra torcedura en la manguera, pero esta vez no pude encontrar una. ¡Entré en la casa y descubrí que mi compañero de cuarto se estaba duchando mientras ejecutaba la lavadora y el lavaplatos al mismo tiempo! Nuestra bomba de agua no pudo satisfacer tanta demanda de agua y, como resultado, la presión del agua en la manguera de mi jardín se redujo, lo que redujo el flujo de agua.

Esto me hizo pensar en qué tan similar es el agua que fluye a través de una manguera a la corriente eléctrica en un circuito. Al igual que el flujo de agua se determinó por la cantidad de presión y resistencia en la manguera, la corriente eléctrica se determina por la cantidad de voltaje y resistencia en un circuito eléctrico.

Ley de Ohm (que establece la ley de ohm)

La relación entre voltaje, corriente y resistencia se describe en la ley de Ohm. Esta ecuación, i = v / r , nos dice que la corriente, i , que fluye a través de un circuito es directamente proporcional al voltaje, v, e inversamente proporcional a la resistencia, r . En otras palabras, si aumentamos el voltaje, entonces la corriente aumentará. Pero, si aumentamos la resistencia, entonces la corriente disminuirá. Vimos estos conceptos en acción con la manguera de jardín. El aumento de la presión hizo que aumentara el flujo, pero al doblar la manguera se incrementó la resistencia, lo que hizo que el flujo disminuyera.

La forma en que se escribe la ecuación aquí, sería fácil usar la ley de Ohm para determinar la corriente si conocemos el voltaje y la resistencia. Pero, ¿y si quisiéramos resolver el voltaje o la resistencia? Una forma de hacer esto sería reorganizar los términos de la ecuación para resolver los otros parámetros, pero hay una manera más fácil. El diagrama anterior nos dará la ecuación apropiada para resolver cualquier parámetro desconocido sin usar ningún álgebra. Para usar este diagrama, simplemente cubrimos el parámetro que estamos tratando de encontrar para obtener la ecuación correcta. Esto tendrá más sentido una vez que comencemos a usarlo, así que vamos a hacer algunos ejemplos.

La ley de Ohm Ejemplo – Ejercicio

A continuación se muestra un circuito eléctrico simple que usaremos para hacer nuestros ejemplos. Nuestra fuente de voltaje es una batería que está conectada a una bombilla, que proporciona resistencia a la corriente eléctrica. Para comenzar, digamos que nuestra batería tiene un voltaje de 10 voltios, la bombilla tiene una resistencia de 20 ohmios y necesitamos averiguar la corriente que fluye a través del circuito. Usando nuestro diagrama, cubrimos el parámetro que estamos tratando de encontrar, que es la corriente, oi , y eso nos deja con el voltaje, v , sobre la resistencia, r. En otras palabras, para encontrar la corriente, necesitamos dividir el voltaje por la resistencia. Haciendo los cálculos, 10 voltios divididos por 20 ohmios da como resultado la mitad de un amperio de corriente que fluye en el circuito.

A continuación, vamos a aumentar el voltaje para ver qué pasa con la corriente. Usaremos la misma bombilla pero cambiaremos a una batería de 20 voltios. Usando la misma ecuación que antes, dividimos 20 voltios por 20 ohmios y obtenemos 1 amperio de corriente. Como podemos ver, duplicar el voltaje causó que la corriente se duplicara también. Esto tiene sentido cuando pensamos en la manguera de jardín. Si aumentáramos la presión en la manguera, esperaríamos que el flujo de agua también aumentara. Siempre es bueno volver a verificar su trabajo preguntando si los resultados coinciden con lo que esperaba que sucediera.

Si aumentáramos la resistencia de la bombilla, ¿qué esperaría que sucediera con la corriente? Para averiguarlo, cambiemos nuestra bombilla existente por una diferente que tenga una resistencia de 40 ohmios. Como todavía estamos buscando la corriente, usamos la misma ecuación que antes. Dividir 20 voltios por 40 ohmios nos da un medio amperio de corriente. Este resultado nos dice que duplicar la resistencia redujo la corriente a la mitad. ¿Es esto lo que esperabas? Pensando de nuevo en nuestra manguera, tiene sentido que poner una torcedura en la manguera reduciría el flujo de agua, al igual que aumentar la resistencia en el circuito reduciría la corriente.

Hasta ahora, solo hemos calculado la corriente en el circuito, pero ¿qué pasaría si alguien hubiera cambiado nuestra bombilla cuando no estábamos mirando y necesitábamos descubrir la resistencia de la nueva? Bueno, sabemos que el voltaje de nuestra batería es de 20 voltios, y podemos medir la corriente en el circuito con una herramienta llamada amperímetro, así que todo lo que queda es hacer algunos cálculos. Usando nuestro diagrama, cubrimos el parámetro que estamos tratando de encontrar, que es la resistencia, r . El diagrama ahora nos muestra que necesitamos dividir el voltaje por la corriente. Si nuestro amperímetro mide una corriente de 5 amperios que fluyen a través del circuito, entonces la resistencia es igual a 20 voltios dividida por 5 amperios, que es de 4 ohmios.

Finalmente, imagine que alguien reemplazó nuestra batería y necesitábamos averiguar su voltaje. El proceso es prácticamente el mismo. Sabemos que nuestra nueva bombilla tiene 4 ohmios de resistencia, y podemos medir la corriente en el circuito con el amperímetro. Usando el diagrama, cubrimos el voltaje, v , que nos dice que necesitamos multiplicar la corriente por la resistencia. Si el amperímetro mide una corriente de 3 amperios, entonces el voltaje sería de 3 amperios multiplicado por 4 ohmios, que es de 12 voltios. Eso es todo al respecto. Al conocer cualquiera de los dos parámetros, siempre podemos calcular el tercero utilizando la ley de Ohm.

Resumen

La ley de Ohm define la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito eléctrico: i = v / r . La corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. Esto significa que aumentar el voltaje hará que la corriente aumente, mientras que al aumentar la resistencia causará que la corriente disminuya. Saber cualesquiera dos de los tres parámetros nos permite calcular el tercer parámetro desconocido. Podemos hacer esto reorganizando los términos en la ecuación de la ley de Ohm o usando el diagrama que se encuentra arriba en la lección. Encubrir el parámetro que estamos tratando de encontrar nos muestra la ecuación apropiada usando los dos parámetros conocidos.

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