Concepto de la ley de Ohm

1.1
LEY DE OHM – LEYES DE KIRCHOFF
LEY DE OHM
La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la
corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la
ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es
directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la
resistencia total del circuito. Esta ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad
de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley de Ohm
se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente
alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios
adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.
Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal
manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en
circuitos paralelos.
Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los
valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del
circuito se obtiene mediante la fórmula
En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las
celdas de una batería, están dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos
(+) se unen en un único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se
encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos resistencias iguales en paralelo es
igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en
paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas. En los
circuitos de CA, o circuitos de corrientes variables, deben considerarse otros componentes del circuito
además de la resistencia.
Ejemplo
En un circuito sencillo en donde tenemos en serie una fuente de tensión (una batería de 12 voltios) y una
resistencia de 6 ohms (ohmios), se puede establecer una relación entre la tensión de la batería, la
resistencia y la corriente que entrega la batería y circula a través de esta resistencia o resistor.
Esta relación es: I = V / R y se llama la Ley de Ohm
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Entonces la corriente que circula en el circuito es: I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios.
De la misma manera, de la fórmula se puede despejar el voltaje en función de la corriente y la resistencia,
entonces la Ley de Ohm quedaría: V = I * R. Así si se conoce la corriente y la resistencia se tiene que:
V = 2 Amperios * 6 ohms = 12 V
Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del voltaje y la corriente, y se
obtiene la Ley de Ohm de la forma: R = V / I
Entonces si se conoce el voltaje y la corriente se obtiene que: R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohms
Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que tiene mucha
similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.
Triángulo de la ley de Ohm
V=I*R
I=V/R
R=V/I
http://www.unicrom.com/Tut_leyohm.asp
http://mx.encarta.msn.com/encyclopedia_761569464/Circuito_el%C3%A9ctrico.html
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LEYES DE KIRCHHOFF
Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras
dos leyes para obtener el flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones. Estas
leyes, descubiertas por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes
de Kirchhoff. La primera, la ley de los nudos, enuncia que en cualquier unión en un circuito a
través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un
nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo. La segunda ley, la ley de
las mallas afirma que, comenzando por cualquier punto de una red y siguiendo cualquier
trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices
halladas será igual a la suma neta de los productos de las resistencias halladas y de las
intensidades que fluyen a través de ellas. Esta segunda ley es sencillamente una ampliación
de la ley de Ohm.
Leyes de Kirchhoff
Para los cálculos de circuitos son indispensables las dos primeras leyes establecidas por
Gustav R. Kirchhoff (1824-1887).
1. La suma de las corrientes que entran, en un punto de unión de un circuito es igual a la
suma de las corrientes que salen de ese punto. Si se asigna signo más (+) a las corrientes
que entran en la unión, y signo menos (-) a las que salen de ella, entonces la ley establece
que la suma algebraica de las corrientes en un punto de unión es cero:
suma de I= 0 (en la unión)
En esencia, la ley simplemente dice que la carga eléctrica no uede acumularse en un punto
(es decir, cuanto más corriente lega a un punto, mayor cantidad sale de él ).
2. Para todo conjunto de conductores que forman un circuito cerrado, se verifica que la
suma de las caídas de voltaje en las resistencias que constituyen la malla, es igual a la suma
de las fem intercaladas. Considerando un aumento de potencial como positivo (+) y una
caída de potencial como negativa (-), la suma algebraica de las diferencias de potenciales
(voltajes) en una malla cerrada es cero:
suma de E - suma de las caídas IR = 0 (en la malla cerrada)
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Para aplicar esta ley en la práctica, se supone una dirección arbitraria para la corriente en
cada rama. El extremo de la resistencia, por donde penetra la corriente, es positivo, con
respecto al otro extremo. Si la solución para la corriente que se resuelve, hace que quede
invertido el negativo, es porque la dirección de la corriente es opuesta a la que se ha
supuesto.
PROBLEMA. Determinar la corriente a través de cada resistencia, y la caida sobre cada
resistencia del circuito de la Fig 1-13.
SOLUCIóN. Por la primera ley de Kirchoff, en el punto B:
I2 + I3 = I1 , ó I1 - I2 - I3 = 0 (1)
Por la segunda ley de Kirchoff, la suma de los voltajes alrededor de la malla EBAFE:
I1R1 + I3R3 - E1 = 0 ó 10I1 + 12I3 - 12 volts = 0 (2)
La suma de los voltajes en la malla EBCDE:
I1R1 + I2R2 - E2 = 0 ó 10I1+ 6I2 - 10 volts = 0 (3)
Vemos que tenemos tres ecuaciones simultáneas con tres incógnitas (I1
Resolviendo la ecuación (1) para I3 , y, sustituyendo en la ecuación (2)
http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas11.htm
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, I2 e I3) .
1.2
CIRCUITOS SERIE-CIRCUITO PARALELO-CIRCUITO SERIE PARALELO
Clases de circuitos
De acuerdo al tipo de conexión, tenemos tres tipos de circuito eléctrico:



Circuito Eléctrico en Serie: En este tipo de circuito, la conexión es lineal; es decir, sigue una sola
trayectoria desde el generador hasta llegar al receptor. Este tipo de circuito es muy limitado en
cuanto a sus aplicaciones.
Circuito Eléctrico en Paralelo: Este tipo de conexión contempla dos o más derivaciones
(desviaciones) de la trayectoria inicial. Con el circuito eléctrico en paralelo podemos hacer
funcionar a más de un receptor, utilizando un solo generador.
Circuito Eléctrico Mixto: En la realidad, los circuitos eléctricos son mixtos, es decir, combinan una
parte de conexión en serie con una parte de conexión en paralelo.
http://www20.brinkster.com/fmartinez/electricidad3.htm
Circuito serie
El circuito serie es una configuración de conexión en que los bornes o terminales de los
dispositivos se conectan secuencialmente, el terminal de salida de un dispositivo se conecta al
terminal de entrada del dispositivo siguiente, por ejemplo, el terminal positivo de una pila
eléctrica se conecta al terminal negativo de la pila siguiente, con lo cual los valores de tensión y
corriente electricas de ambas pilas resultan incrementados por la relaciòn entre los terminales
extremos. Esta conexión de pilas eléctricas en serie da lugar a la formaciòn de una batería
eléctrica.
Dos depósitos "A" y "B" de agua conectados en circuito serie implica que "A" deberá situarse de
forma tal, que la entrada del agua sea primero a éste, y por gravedad o presión pase al depósito
"B", desde donde será drenada por el tubo de salida.
La configuración contraria es el circuito paralelo.
A modo de ejemplo, en la siguiente figura se muestran varios condensadores en serie y el valor
del condensador equivalente:
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_serie
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Circuito paralelo
El circuito paralelo es una conexión de dispositivos tal, que los bornes o terminales de entrada
de todos los dispositivos conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.
Dos depósitos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común que alimentará
simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las
bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.
A modo de ejemplo, en la siguiente figura se muestran varios condensadores en paralelo y el
valor de su equivalente:
La configuración contraria es el circuito serie.
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_paralelo
CIRCUITO MIXTO
Las ventajas de la conexión serie y paralelo, se pueden combinar en la distribución serieparalelo. Ésta permite mayor voltaje de salida como sucede en la conexión serie y aumenta
la capacidad de corriente simultáneamente por la conexión paralelo. Como en los ejemplos
previos de la conexión paralelo, es deseable que el voltaje y la capacidad de corriente de las
pilas, sean en todas los mismos. Si se conecta una pila de tensión alta sobre otra de tensión
baja, por esta última circulará corriente y puede dañarse. Generalmente este tipo de
conexión solamente se usa cuando se quiere obtener una capacidad de corriente mayor que
con una sola pila. Sin embargo hay casos en que el voltaje y la capacidad de corriente sólo
se pueden alcanzar por medio de este tipo de conexión serie-paralelo.
Cuando se realiza una conexión serie-paralelo, se deben seguir las reglas de la polaridad: en
circuito serie, se conecta positivo con negativo; en circuitos paralelos, se conectan positivo
con positivo y, negativo con negativo.
PROBLEMA 24. Seis pilas secas tienen una fem de 1,5 volts y una resistencia interna de
0,1 ohm cada una. ¿Qué corriente pueden entregar a una resistencia externa de 35 ohms,
a) cuando las pilas se conectan en serie, y b) cuando se conectan en paralelo (Fig. 1-5) ?
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SOLUCIóN
a) fem total = 6 X 1,5 volts = 9 volts
resistencia interna total = 6 X 0,1 ohm = 0,6 ohm
resistencia total ( int. + ext.) = 0,6 + 35 ohms = 35,6 ohms
corriente I = E/R= 9 volts/35,6 ohms = 0,252 amp
b) fem del grupo en paralelo = fem de una sola pila = 1,5 volts; resistencia interna = 0,1/6
ohms = 0,0167 ohms (despreciable) ; resistencia total del circuito 0,0167 + 35 = 35,0167 ~
35 ohms (aproximadamente).
corriente I = E/R = 1,5 volts/35 ohms = 0,0429 amp
http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas4.htm
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1.3 Medición de diferencia de Potencial (voltaje) a través de
un voltímetro
El Voltímetro:
Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus
múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio.
Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones
alternas, los electromagnéticos.
Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie.
Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la
intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela
aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R)
no varía.
Ampliación de la escala del Voltímetro
El procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es colocándole o cambiándole el
valor de la resistencia Rm por otro de mayor Ohmeaje, en este caso.
Uso del Voltímetro
Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.
Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado
Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.
Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
Utilidad del Voltímetro
Conocer en todo momento la tensión de una fuente o de una parte de un circuito. Cuando se encuentran
empotrados en el Laboratorio, se utilizan para detectar alzas y bajas de tensión. Junto el Amperímetro, se
usa con el Método ya nombrado
http://html.rincondelvago.com/medicion-electrica_instrumentos.html
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1.4 Mediciones de Corriente Eléctrica a través de un
amperímetro
El Amperímetro:
Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y
sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que
cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos
Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.
El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede
destacar en un Multimetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro
(instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada
Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la
corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.
La resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y
ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir
realmente.
Uso del Amperímetro
Es necesario conectarlo en serie con el circuito
Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que si es mayor de la escala del amperímetro, lo
puede dañar. Por lo tanto, la corriente debe ser menor de la escala del amperímetro
Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si
no se siguen estas reglas, las medidas no serían del todo confiable y se puede dañar el eje que soporta
la aguja.
Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a al
escala del instrumento.
Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.
Utilidad del Amperímetro
Su principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al
buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento.
Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el
malfuncionamiento de un equipo
Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A
esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”
http://html.rincondelvago.com/medicion-electrica_instrumentos.html
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1.5 Mediciones de Resistencia con un ohnmetro y Megger
El Ohmimetro:
Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia.
Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se
cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si
ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala.Generalmente, estos instrumentos se
venden en forma de Multimetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro
juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una
escala bastante amplia.
Uso del Ohmimetro
La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento
del circuito, pues causan mediciones inexactas.
Se debe ajustar a cero para evitar mediciones erráticas gracias a la falta de carga de la batería. En
este caso, se debería de cambiar la misma
Al terminar de usarlo, es más seguro quitar la batería que dejarla, pues al dejar encendido el
instrumento, la batería se puede descargar totalmente.
Utilidad del Ohmimetro
Su principal consiste en conocer el valor Ohmico de una resistencia desconocida y de esta forma, medir
la continuidad de un conductor y por supuesto detectar averías en circuitos desconocidos dentro los
equipos
Megüer:
Es un medidor de aislamiento (mide los valores de resistencia de aislamiento) y se utiliza para hallar el
aislamiento entre conductores y máquinas electrotécnicas.
Según la instrucción M.I.B.T.- 0,17 deberá tener un valor de 100 W·v como mínimo según sea la tensión
de servicio. Esta norma es de obligado cumplimiento para la puesta en marcha de cualquier instalación
en la industria, comercio, en casa, etc.
1/2 Megón: instalaciones aisladas correctamente.
Menos de 1/2 Megón: instalaciones incorrectamente aisladas.
1 Megón = 1000.000 W de aislamiento.
http://html.rincondelvago.com/medicion-electrica_instrumentos.html
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1.6 Medición de potencia con un watthorimetro
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