En este post vamos a analizar una de las ecuaciones mas importante, que se aplica en todos los campos de la electrónica; esta ecuación la vamos a describir de la siguiente forma:[1]
Toda conversión de energía de una forma a otra puede relacionarse con esta ecuación. En circuitos eléctricos, el efecto que tratamos de establecer es el flujo de carga, o corriente. La diferencia de potencial, o voltaje, entre dos puntos es la causa “presión” y la oposición es la resistencia encontrada.
Conocimiento previo
Para realizar este proyecto se requiere conocimiento previo de los siguientes temas, si aun no has trabajado con lo que se menciona en la siguiente tabla, allí están los links a los post para que puedas dar un repaso adicional o puedas recordar el conocimiento necesario.
| Corriente | En este post damos la definición de la corriente, explicamos como es el flujo de carga de un conductor y damos unos simples ejemplos para entender la corriente eléctrica. |
| Voltaje | En este post definimos y explicamos la diferencia de potencial en dos puntos de un flujo de carga, suena complejo pero con los gráficos y ejemplos sera fácil de entender. |
| Resistencia eléctrica | La resistencia eléctrica es el elemento que se opone eléctrica mente al flujo de corriente a través de un cable, en este post damos la definición y las características de la resistencia eléctrica. |
| ¿Que es un circuito eléctrico? | En este post explicamos los elementos básicos de un circuito, sus componentes y la función que realizan cada uno de ellos. |
Ley de ohm
Analicemos la ecuación anterior con la siguiente analogía, una manguera conectada a una válvula de presión. Considere los electrones presentes en el alambre de cobre como el agua en la manguera, la válvula de presión como el voltaje aplicado, y el diámetro de la manguera como el factor que determina la resistencia. Si se cierra la válvula de presión, el agua simplemente permanece en la manguera sin una dirección general, en gran medida como los electrones oscilantes en un conductor sin un voltaje aplicado. Cuando abramos la válvula de presión, el agua fluirá a través de la manguera, como sucede con los electrones en un alambre de cobre cuando se aplica voltaje[2].
Si cambiamos la analogía por las condiciones físicas reales que suceden en un alambre de cobre, la fuerza con que se mueven los electrones en un alambre dependen de la intensidad de voltaje que es aplicado, es decir si el voltaje es mayor la intensidad de corriente o el flujo de electrones en el cable es mayor, pero si disminuimos el voltaje el flujo de electrones también va a disminuir. La resistencia que opone el alambre determina la cantidad de electrones que se pueden mover a través del mismo, a mayor resistencia menor cantidad de electrones y viceversa.
Esta relación la podemos cambiar por la siguiente ecuación:
La ecuación anterior se conoce como ley de Ohm en honor de George Simon Ohm. La ley establece que con una resistencia fija, cuanto mayor es el voltaje a través de un resistor, mayor es la corriente; y cuanto mayor es la resistencia con el mismo voltaje, menor es la corriente. En otras palabras, la corriente es proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia.
Antes de conocer la ley de ohm, es conveniente recordar que es y como esta construido un circuito eléctrico simple según detallamos en el post circuito electrico: es una combinación de tal forma que proporciona una trayectoria cerrada para la circulación de la corriente y permite aprovechar la energía de los electrones en movimiento para producir otras formas de energía, por ejemplo luz calor sonido entre otras.
La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.[3]
Matemáticamente esta relación se puede representar en forma resumida mediante la siguiente formula:
Donde:
V
Es la tensión aplicada expresada en voltios (V)
I
Es la corriente que circula por el circuito expresada en amperios (A).
R
Es la resistencia u oposición al paso de la corriente expresada en ohmios (Ω).
Por tanto la ley de ohm nos permute calcular una magnitud, digamos la corriente, conociendo los otros dos valores de voltaje o resistencia.
También nos confirma que la intensidad o cantidad de corriente de un circuito depende del voltaje aplicado por la fuente de la resistencia que le presenta la carga. En otras palabras si por un circuito pasa cierta cantidad de corriente esto se debe a la existencia de un voltaje aplicado y de una resistencia representada por la carga. Esta ultima limita la cantidad de corriente que circula por un circuito. si la resistencia es alta la corriente sera baja y si la resistencia es baja la corriente sera alta.
Referencias
[1] Fundamentos de electrónica cuarta edición. Robert L. Boylestady Louis Nashelsky 1997, Consultado noviembre 2018
[2] Introducción al analisis de circuitos, boylestad, 10th ed. Consultado noviembre 2018
[3] Cekit, Tomado de Cekit (2013) Conceptos básicos acerca de los circuitos eléctricos y electrónicos (Cekit S.A.)Curso fácil de electrónica básica (pp 51 - 54).