Electrónica y Servicio No. 48

LA LEY DE OHM
Alvaro Vázquez Almazán
Introducción
La Ley de Ohm es un principio que
explica las relaciones entre
intensidad de la corriente eléctrica,
el voltaje y la resistencia. Por ello, y
como todo estudiante sabe, esta ley
es fundamental para comprender el
funcionamiento de los circuitos
eléctricos y electrónicos, de ahí que
el propósito de este artículo sea
explicarla en forma práctica con
algunas aplicaciones. Si usted es un
especialista avanzado, no está de
más que haga un pequeño
recordatorio de tan importante
principio.
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En todo sistema eléctrico y electrónico, se
dispone de tres elementos básicos: el voltaje, la resistencia y la corriente eléctrica;
aunque cada uno tiene una función independiente en el circuito, éste no trabajará
adecuadamente cuando falte o haya sido
alterada cualquiera de ellas.
El voltaje (E), la intensidad de corriente
(I) y la resistencia (R), parámetros de los
materiales que reciben flujos de electricidad, se encuentran interrelacionados conforme a lo que establece la Ley de Ohm. Y
ésta, que constituye el principio fundamental de aplicación en la electricidad y la electrónica, recibe tal nombre en honor a su
descubridor: el físico alemán George Simon
Ohm.
La Ley de Ohm, afirma que “la corriente
eléctrica que fluye a través de un circuito
es directamente proporcional al voltaje aplicado a sus extremos, pero inversamente
proporcional a la resistencia que presenta
el mismo”; en otras palabras, la corriente
eléctrica que atraviesa un circuito depende
directamente del voltaje que se aplique a
éste; de modo que cuando el voltaje aumenta, también lo hace la corriente; y si el vol-
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Figura 1
Figura 3
Voltaje
fuerte
Voltaje
débil
Chorro
delgado
Empuje
débil
Poca intencidad
Mucha intencidad
taje disminuye, la corriente hace lo propio
(figura 1).
La corriente eléctrica también depende
de la resistencia presentada por el circuito,
pero en proporción inversa; de modo que
cuando la resistencia aumenta, la corriente disminuye; y cuando la resistencia disminuye, la corriente aumenta (figura 2).
Chorro
grueso
La Ley de Ohm en forma matemática
La intensidad de corriente que fluye en un
circuito eléctrico, puede ser fácilmente deducida; sólo hay que dividir el valor de voltaje aplicado al circuito entre el valor de la
resistencia del mismo:
I=E/R
Figura 2
Corriente
grande
Empuje
fuerte
Resistencia
pequeña
Resistencia
grande
Corriente
pequeña
Voltaje
fuerte
Para entender mejor el enunciado de la
Ley de Ohm, hagamos una analogía con un
circuito hidráulico. En este caso, el voltaje
equivale a la presión o fuerza con que el
agua sale de la tubería, ésta equivale a la
resistencia y la corriente eléctrica al agua;
entonces, la cantidad de agua (corriente)
depende directamente de la presión (voltaje) con que sea empujada a través de la tubería (resistencia): a mayor presión mayor
corriente de agua y a menor presión, menor corriente de agua. Cualquiera que sea
la presión, el hecho de que la tubería sea
muy delgada (resistencia alta) provoca que
la corriente de agua sea escasa; y si la tubería es muy gruesa, la corriente de agua
será abundante (figura 3).
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En donde:
I = Intensidad de corriente eléctrica, expresada en amperios
E = Voltaje que se aplica, expresado en voltios
R = Resistencia, expresada en ohmios (Ω)
Comprobaciones
Para entender mejor la Ley de Ohm, es recomendable realizar las siguientes comprobaciones; lo único que necesita, es un conjunto de componentes que normalmente
existen en cualquier taller de electrónica.
Caso 1
Arme el circuito mostrado en la figura 4A.
Con la fórmula de la Ley de Ohm y con la
ayuda de un amperímetro, fácilmente podrá calcular la corriente que lo atraviesa: 9mA
(miliamperios o milésimas de amperio).
Ahora modifique el valor óhmico de la
resistencia, hasta obtener un valor de 500Ω.
La Ley de Ohm señala que si la resistencia
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Resistor
variable a
1KΩ
Figura 4
Lámpara
a 12V
A
-
-
Batería
9V
Voltímetro
de CD
VCD
+
+
+
mA
-
Miliamperímetro
de CD
Resistor
variable a
500Ω
B
Batería
9V
Lámpara
a 12V
Voltímetro
de CD
VCD
+
+
+
mA
-
Miliamperímetro
de CD
Resistor variable
a 200Ω
C
Batería
9V
-
+
Lámpara
a 12V
Voltímetro
de CD
VCD
+
+
mA
-
Miliamperímetro
de CD
disminuye, la corriente deberá aumentar;
por lo tanto, la lámpara brillará más; y esto
puede comprobarse, al observar la intensidad de la lámpara y el valor registrado por
el amperímetro (figura 4B).
Si vuelve a modificar el valor óhmico de
la resistencia hasta obtener 2000Ω, notará
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que disminuye la intensidad de la luz de la
lámpara (proporción inversa) y que, al mismo tiempo, también lo hace la corriente
eléctrica. Gracias a estas comprobaciones,
es fácil entender el término “proporción
inversa” (figura 5C).
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Caso 2
Ya observamos lo que sucede cuando se
modifica el valor de la resistencia. Observemos ahora lo que ocurre cuando cambia
el valor del voltaje. Según la Ley de Ohm,
al modificar el voltaje también se modifica
la corriente. Veamos cómo aplica esto en
la práctica.
De acuerdo con la fórmula, si reemplazamos la batería de 9 voltios por una de
1.5 voltios y mantenemos una resistencia
de 500Ω, la corriente será de 3mA; o sea
que al disminuir el voltaje, disminuye la corriente (figura 5A).
Si ahora la pila de 1.5 voltios es reemplazada por otra de 12 voltios, cuando el
voltaje aumente aumentará también la corriente; y por lo tanto, será mayor la intensidad de la luz de la lámpara. Al observar
el amperímetro, veremos que marca 24mA;
con esto queda comprobado el significado
del término “proporción directa” (figura 5B).
En muchos casos, es necesario conocer
el valor óhmico que se requiere para hacer
circular una corriente determinada cuando
se aplica cierto voltaje. En este caso, la formula sería:
R=E/I
Si desea saber cuánto voltaje debe aplicarse para que por una determinada resisten-
Figura 5
Resistor
variable a
500Ω
Pila
1.5V
VCD
+
A
Lámpara
a 12V
Voltímetro
de CD
+
+
mA
-
Miliamperímetro
de CD
Resistor
variable a
500Ω
-
B
Pila
12V 1.5V
+
-
VCD
Lámpara
a 12V
Voltímetro
de CD
+
+
+
mA
-
Miliamperímetro
de CD
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cia circule cierta corriente, utilice la siguiente la formula:
E=IxR
Aplicaciones
La Ley de Ohm tiene muchas aplicaciones
en los circuitos eléctricos y electrónicos. Sin
ella, no podrían concebirse la electricidad
y la electrónica tal como las conocemos;
sólo hay que entender que el funcionamiento de cualquier circuito eléctrico depende
del voltaje, la corriente y la resistencia, que,
como ya dijimos, forman parte de la Ley de
Ohm; basta consultar cualquier diagrama
eléctrico o electrónico, para ver aplicada la
Ley de Ohm en su máxima expresión (figura 6).
En el diseño de una fuente de alimentación, se deben tomar en cuenta dos factores muy importantes para su correcto funcionamiento: el voltaje y la corriente que
debe entregar. En gran medida, estos dos
parámetros dependen del elemento de carga; es decir, de la resistencia a la que debe
suministrarse el voltaje y la corriente; si el
voltaje aplicado es menor que el que se
necesita para hacer funcionar al elemento
Figura 6
de carga, éste no trabajará adecuadamente; y es que al entregar menos voltaje, la
corriente también disminuirá (figura 7); si
el voltaje entregado es correcto pero no así
la corriente, tampoco podrá funcionar adecuadamente el elemento de carga; y si el
elemento de carga es el que presenta anomalías, la fuente de alimentación no podrá
entregar adecuadamente ni el voltaje ni la
corriente para los cuales fue diseñada.
Figura 7
En este último caso, es conveniente retirar al elemento de carga y colocar una “carga falsa”; puede ser un simple foco diseñado para el voltaje de la fuente. Luego de
colocar la “carga falsa”, debe medirse el
voltaje entregado por la fuente. Y si en tales condiciones ésta opera correctamente,
será necesario comprobar el estado del circuito al cual alimenta (pues con el foco funciona correctamente).
Comentarios finales
Como se puede dar cuenta, la Ley de Ohm
no es difícil de entender. Conocerla bien,
puede evitarle muchos dolores de cabeza
en el momento de trabajar en el banco de
servicio.
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