Ley de Ohm: Concepto, formulas y ¿para qué sirve la ley de ohm?

La Ley de Ohm es un pilar fundamental de la electricidad y la electrónica, la cual fue formulada por el físico alemán Georg Simón Ohm y establece la relación entre el voltaje (V), la corriente eléctrica (I) y la resistencia (R) de un circuito eléctrico.

En términos sencillos, la Ley de Ohm establece que la corriente eléctrica que fluye por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, es decir que, si se aumenta el voltaje en un circuito, se aumenta la corriente, pero si se aumenta la resistencia, se disminuye la corriente eléctrica.

Introducción a la ley de Ohm

Como hemos dicho anteriormente la ley de Ohm, es una fórmula que determina la relación entre las magnitudes eléctricas básicas (resistencia, voltaje y corriente), pero para que podamos comprender esto de una mejor manera vamos a aplicar la siguiente analogía:

Vamos a imaginar que un circuito eléctrico es como una tubería de agua, en donde las magnitudes eléctricas cumplen las siguientes funciones:

• Voltaje (V): Es la presión del agua. Cuanta más presión tengamos, más fuerte querrá avanzar el agua.
• Corriente (I): Es el caudal del agua (la cantidad de líquido que pasa por segundo).
• Resistencia (R): Es una sección estrecha de la tubería o un filtro que frena el paso del agua.

Así que tomando en cuenta la analogía anterior podemos decir que:

• Voltaje (V): Es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito, Puede entenderse como la «fuerza» o presión eléctrica que impulsa el movimiento de los electrones, en donde su unidad de medida es el voltio (V).
• Corriente eléctrica (I): Es el flujo o cantidad de carga eléctrica que atraviesa un punto de un circuito en un tiempo determinado. Su unidad de medida es el amperio (A), también llamado ampere, amperios, pero No se recomienda decir que la unidad es el «amperaje», ya que ese término se usa de forma coloquial para referirse al valor de la corriente.
• Resistencia (R): Es la oposición que presenta un material o componente al paso libre de los electrones, a través de un cuerpo conductor y Su unidad de medida es el ohmio (Ω).

Magnitudes eléctricas

Voltaje o tensión eléctrica

El voltaje, también conocido como tensión eléctrica o diferencia de potencial, es una de las magnitudes básicas de la electricidad y en palabras simples, representa la cantidad de energía disponible por unidad de carga eléctrica entre dos puntos de un circuito, la cual se representa con la letra V y su unidad de medida es el voltio (V).

Para que la corriente eléctrica pueda circular, no basta con tener un camino o circuito cerrado; también es necesario que exista una diferencia de potencial que provoque el movimiento de las cargas eléctricas.

Esto es lo que hace el voltaje, ya que establece una diferencia de energía por unidad de carga entre dos puntos, que puede producir el movimiento de las cargas a través del circuito.

Si queremos visualizarlo de una manera sencilla, podemos compararlo con la presión del agua:

• En una tubería, el agua tiende a desplazarse desde una zona de mayor presión hacia una zona de menor presión.
• En un circuito eléctrico ocurre algo parecido: la corriente convencional circula desde un punto de mayor potencial eléctrico hacia uno de menor potencial.

Por esta razón, cuando aumentamos el voltaje, también aumenta la corriente eléctrica, siempre y cuando el valor de la resistencia sea constante.

Un detalle importante: por convención, se considera que la corriente eléctrica circula desde el punto de mayor potencial hacia el de menor potencial, es decir, del positivo al negativo. Sin embargo, en los conductores ocurre lo contrario: los electrones, que son las cargas que se desplazan en estos materiales, se mueven desde el punto de menor potencial hacia el de mayor potencial.

 

Intensidad de corriente

La intensidad de corriente, o también conocida simplemente como corriente eléctrica, es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa un punto determinado de un circuito por unidad de tiempo, la cual se mide en amperios (A) y para medirla se utiliza un amperímetro.

La intensidad de corriente depende principalmente del voltaje y de la resistencia del circuito, es decir que cuando la resistencia se mantenga constante, un aumento del voltaje provocara un aumento de la corriente. Pero, por el contrario, si el voltaje permanece constante y la resistencia aumenta, la corriente disminuye.

Una forma sencilla de comprender la intensidad es mediante la analogía del agua que circula por una tubería. En este caso, la intensidad representa el caudal de agua, es decir, la cantidad de litros que pasan por la tubería en un segundo. De forma similar, cuanto mayor sea la corriente, mayor será la cantidad de carga eléctrica que circula por el circuito.

Por ejemplo, una lámpara puede funcionar con una corriente de 0.5 amperios mientras está encendida, pero cuando se apaga y el circuito queda abierto, la corriente deja de circular y su intensidad pasa a ser prácticamente de cero amperios.

Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un material o componente al paso de la corriente, dificultando el libre movimiento de los electrones a través del circuito, la cual se representa con la letra R y su unidad de medida es el ohmio (Ω), nombrada en honor al físico Georg Simon Ohm, y para medir su valor en la práctica, se utiliza un ohmímetro, el cual suele venir integrado en los multímetros digitales.

En términos de funcionamiento, si mantenemos el voltaje fijo:

• A mayor resistencia, la corriente eléctrica disminuirá.
• A menor resistencia, la corriente fluirá con mayor facilidad y su valor aumentará.

Para visualizarlo mejor, volvamos a la analogía de la tubería de agua: si el tubo es ancho, el líquido circula sin problemas; pero si el tubo se estrecha o tiene un filtro, el agua encuentra un obstáculo que reduce su caudal. En un circuito eléctrico, la resistencia actúa exactamente como ese estrechamiento.

Un aspecto importante a considerar es que, cuando los electrones chocan contra los átomos del conductor al intentar avanzar, parte de esa energía eléctrica se convierte en energía térmica. Por esta razón, todos los componentes o cables que ofrecen resistencia tienden a calentarse cuando circula corriente a través de ellos.

Fórmulas de la Ley de Ohm

La relación matemática, entre las magnitudes eléctricas básicas, se expresa con una fórmula matemática muy simple:

V = I.R

Donde cada letra representa una magnitud y se mide en una unidad específica del Sistema Internacional:

• V (Voltaje o tensión): Se mide en voltios (V).
• I (Intensidad de corriente): Se mide en amperios (A).
• R (Resistencia eléctrica): Se mide en ohmios (Ω).

Para despejar cualquiera de estas tres variables sin complicaciones algebraicas, utilizamos el conocido Triángulo de la Ley de Ohm. Es un truco visual mnemotécnico donde solo debes cubrir con un dedo la variable que deseas calcular:

• Si buscas el Voltaje, tapas la V, te queda: V = I.R
• Si buscas la Corriente, tapas la I, te queda: I = V / R
• Si buscas la Resistencia, tapas la R, te queda: R = V / I

 

¿Para qué sirve la Ley de Ohm?

Podriamos pensar que la Ley de Ohm es solo una fórmula para resolver ejercicios en un cuaderno, pero en realidad es la herramienta que se usa todos los días para que los aparatos eléctricos funcionen bien y no se quemen. Por lo que sirve principalmente para tres cosas muy sencillas e importantes:

Para no quemar los componentes eléctricos

Imagina que compras un foco LED pequeño para un proyecto. Si lo conectas directamente a una batería grande, el foco va a recibir demasiado «empuje» (voltaje), por lo que pasará demasiada corriente y se quemará en un segundo.

La Ley de Ohm nos permite calcular exactamente qué resistencia debemos ponerle en el camino para «frenar» la corriente y hacer que el foco encienda de forma segura sin dañarse.

Para saber cuánto va a consumir un aparato

Si sabemos a qué voltaje se conecta un equipo (por ejemplo, a los 110 V o 220 V de los tomacorrientes de la casa) y conocemos su resistencia, con la Ley de Ohm podemos calcular cuánta corriente va a pedir para funcionar.

Esto ayuda a elegir el grosor correcto de los cables. Ya que, si usamos un cable muy delgado para un aparato que pide mucha corriente, el cable se va a calentar.

Para descubrir por qué no funciona un circuito

Cuando algo se arruina en casa o en un taller, gracias a la Ley de Ohm podemos encontrar la falla como si fuéramos detectives:

• Si la corriente no pasa (0 Amperios): Significa que la resistencia se volvió infinita, es decir, el cable o el componente se rompió por dentro y el circuito quedó abierto.
• Si la corriente es exageradamente alta: La resistencia cayó a casi cero. Eso es lo que llamamos un cortocircuito, y es la razón por la que se disparan los breakers (interruptores) de la casa para evitar un incendio.

En pocas palabras: La Ley de Ohm sirve para diseñar circuitos que no se quemen, elegir los materiales correctos y saber dónde está el problema cuando algo deja de encender.

 

¿Como se calcula el voltaje con la ley de Ohm?

Para calcular el voltaje necesario en un circuito, utilizamos la fórmula que obtenemos al tapar la V en el triángulo mnemotécnico:

V = I.R

Esta fórmula nos indica que debemos multiplicar la corriente (I) por la resistencia (R).

Ejemplo práctico: El foco de una linterna

Imagina que tienes una linterna pequeña. Sabes que el foco necesita una corriente de 2 Amperios (2 A) para encender con buena luz y que el filamento del foco ofrece una resistencia de 3 Ohmios (3 Ω).

¿De cuántos voltios debe ser la batería que necesitas conectar para que el foco funcione correctamente?

Paso 1: Identificar los datos que conocemos

• Corriente (I) = 2A
• Resistencia (R) = 3 Ω
• Voltaje (V) = ¿? (es lo que queremos averiguar)

Paso 2: Aplicar la fórmula

V = I.R

Paso 3: Sustituir las letras por los números y resolver

V =2 A . 3 Ω

V= 6 v

Respuesta: Necesitamos una batería de 6 Voltios para alimentar ese foco correctamente.

 

¿Como se calcula la corriente eléctrica con la ley de Ohm?

Para calcular la cantidad de corriente eléctrica o intensidad que circula por un circuito, utilizamos la fórmula que nos da el triángulo mnemotécnico al tapar la letra I:

Quedando I = V / R

Esta fórmula nos indica que debemos dividir el voltaje (V) entre la resistencia (R).

Ejemplo práctico: El circuito de un juguete

Imagina que tienes un pequeño motor eléctrico de un juguete conectado a una batería de 9 Voltios (9 V). Al medir el motor, sabemos que ofrece una resistencia interna de 4.5 Ohmios (4.5 Ω).

¿Cuánta corriente eléctrica está circulando a través del motor cuando el juguete está encendido?

Paso 1: Identificar los datos que conocemos

• Voltaje (V) = 9 V
• Resistencia (R) = 4.5 Ω
• Corriente (I) = ¿? (es lo que queremos averiguar)

Paso 2: Aplicar la fórmula

I = V / R

Paso 3: Sustituir las letras por los números y resolver

I= 9 V ​ / 4.5 Ω

I=2 A

Respuesta: Por el motor del juguete está circulando una corriente de 2 Amperios (2 A).

¿Como se calcula el Resistencia eléctrica con la ley de Ohm?

Para calcular la resistencia que ofrece un componente o circuito al paso de la corriente, utilizamos la fórmula que obtenemos al tapar la letra R en el triángulo mnemotécnico:

R= V / I ​

Esta fórmula nos indica que debemos dividir el voltaje (V) entre la corriente (I).

Ejemplo práctico:

La resistencia de un calentador Imagina que tienes un pequeño calentador eléctrico conectado a una toma de corriente que entrega un voltaje de 120 Voltios (120 V). Al ponerlo a funcionar, medimos con un instrumento que por él circula una corriente de 10 Amperios (10 A).

¿Cuál es el valor de la resistencia eléctrica que tiene este calentador?

Paso 1: Identificar los datos que conocemos

• Voltaje (V) = 120 V
• Corriente (I) = 10 A
• Resistencia (R) = ¿? (es lo que queremos averiguar)

Paso 2: Aplicar la fórmula

R= V / I ​

Paso 3: Sustituir las letras por los números y resolver

R= 120 V ​ / 10 A

R=12 Ω

Respuesta: El calentador tiene una resistencia eléctrica de 12 Ohmios (12 Ω).