QUÉ ES LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Física 4° Medio
Electrodinámica
Corriente Eléctrica / Ley de Ohm
Georg Simon Ohm nació en Erlangen (Alemania) el 16
de marzo de 1789 en el seno de una familia
protestante, y desde muy joven trabajó en la cerrajería
de su padre, el cual también hacía las veces de
profesor de su hijo. Tras su paso por la universidad
dirigió el Instituto Politécnico de Núremberg y dio
clases de física experimental en la Universidad de
Múnich hasta el final de su vida. Falleció en esta
última ciudad el 6 de julio de 1854.
Poniendo a prueba su intuición en la física
experimental consiguió introducir y cuantificar
la resistencia eléctrica. Su formulación de la relación
entre intensidad de corriente, diferencia de
potencial y resistencia constituye la ley de Ohm, por
ello la unidad de resistencia eléctrica se
denominó ohm en su honor.
QUÉ ES LA CORRIENTE ELÉCTRICA
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Lo que conocemos como corriente eléctrica
no es otra cosa que la circulación de cargas o
electrones a través de un circuito eléctrico
cerrado, que se mueven siempre del polo
negativo al polo positivo de la fuente de
suministro de fuerza electromotriz (FEM).
QUÉ ES LA FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM)
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la
energía proveniente de cualquier fuente, medio
o dispositivo que suministre corriente eléctrica.
Para ello se necesita la existencia de una
diferencia de potencial entre dos puntos o
polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha
fuente, que sea capaz de bombear o impulsar
las cargas eléctricas a través de un circuito
cerrado.
Pilas o baterías. Son las fuentes de FEM más conocidas del
gran público. Generan energía eléctrica por medios químicos.
Las más comunes y corrientes son las de carbón-zinc y las
alcalinas, que cuando se agotan no admiten recarga. Las hay
también de níquel-cadmio (NiCd), de níquel e hidruro metálico
(Ni-MH) y de ión de litio (Li-ion), recargables. En los
automóviles se utilizan baterías de plomo-ácido, que emplean
como electrodos placas de plomo y como electrolito ácido
sulfúrico mezclado con agua destilada.
LA LEY DE OHM
La Ley de Ohm, postulada por el físico y
matemático alemán Georg Simon Ohm, es una
de
las
leyes
fundamentales
de
la
electrodinámica, estrechamente vinculada a los
valores de las unidades básicas presentes en
cualquier circuito eléctrico como son:
• Tensión o voltaje "E", en volt (V).
• Intensidad de la corriente " I ", en ampere
(A).
• Resistencia "R" en ohm () de la carga o
consumidor conectado al circuito.
Circuito eléctrico cerrado compuesto por
una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga
eléctrica "R" y la circulación de una
intensidad o flujo de corriente eléctrica " I
" suministrado por la propia pila.
En un circuito eléctrico cerrado la corriente
circula siempre del polo negativo al polo
positivo de la fuente de fuerza
electromotriz.(FEM),
• Al descubrirse los electrones como parte
integrante de los átomos y principal
componente de las cargas eléctricas, se
descubrió también que las cargas eléctricas
que proporciona una fuente de FEM (Fuerza
Electromotriz), se mueven del signo
negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo
con la ley física de que "cargas distintas se
atraen y cargas iguales se rechazan"
REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA
CORRIENTE ELÉCTRICA
Para que una corriente eléctrica circule por
un circuito es necesario que se disponga de
tres factores fundamentales:
•
•
•
•
1. Fuente de fuerza electromotriz (FEM).
2. Conductor.
3. Carga o resistencia conectada al circuito.
4.Sentido de circulación de la corriente
eléctrica.
 INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

La intensidad del flujo de los electrones de una
corriente eléctrica que circula por un circuito
cerrado depende fundamentalmente de la tensión
o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia (R)
en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la
carga o consumidor conectado al circuito. Si una
carga ofrece poca resistencia al paso de la
corriente, la cantidad de electrones que circulen
por el circuito será mayor en comparación con otra
carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice
más el paso de los electrones.

Analogía hidráulica. El tubo del depósito "A", al
tener un diámetro reducido, ofrece más resistencia
a<la salida del líquido que el tubo del tanque "B",
que tiene mayor diámetro. Por tanto, el caudal o
cantidad.de agua que sale por el tubo "B" será
mayor que la que sale por el tubo "A".
La intensidad
 de la corriente eléctrica se designa con la letra ( I ) y su
unidad de medida en el Sistema Internacional ( SI ) es
el ampere (llamado también “amperio”), que se
identifica con la letra
 ( A ). EL AMPERE
De acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente eléctrica en
ampere ( A ) que circula por un circuito está
estrechamente relacionada con el voltaje o tensión
( V ) y la resistencia en ohm () de la carga o consumidor
conectado al circuito.
 Definición de ampere
Un ampere ( 1 A ) se define como la corriente que produce
una tensión de un volt ( 1 V ), cuando se aplica a una
resistencia de un ohm ( 1 ).
Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por
segundo ( 1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico, o lo
que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 · 1018 ) (seis
mil trescientos billones) de electrones por segundo
fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la
intensidad ( I ) de una corriente eléctrica equivale a la
cantidad de carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por
un circuito cerrado en una unidad de tiempo.
• Los submúltiplos más utilizados del ampere
son los siguientes:
miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 ampere
microampere ( mA ) = 10-6 A = 0, 000 000 1
ampere.
•
MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE
ELÉCTRICA O AMPERAJE
La medición de la corriente que fluye por un circuito
cerrado se realiza por medio de un amperímetro o un
miliamperímetro, según sea el
caso, conectado en serie en el propio circuito el
éctrico. Para medir ampere se emplea el
"amperímetro" y para medir milésimas de ampere se
emplea el miliamperímetro.
• La intensidad de circulación de corriente
eléctrica por un circuito cerrado se puede
medir por medio de un amperímetro
conectado en serie con el circuito o mediante
inducción electromagnética utilizando un
amperímetro de gancho. Para medir
intensidades bajas de corriente se puede
utilizar también un multímetro que mida
miliampere (mA)
Amperímetro de gancho
Multímetro digital
Multímetro analógico
• El ampere como unidad de medida se utiliza,
fundamentalmente, para medir la corriente
que circula por circuitos eléctricos de fuerza
en la industria, o en las redes eléctricas
doméstica, mientras que los submúltiplos se
emplean mayormente para medir corrientes
de poca intensidad que circulan por los
circuitos electrónicos.
 TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
 En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas
más comunes son: corriente directa (CD) o
continua y corriente alterna (CA). La corriente
directa circula siempre en un solo sentido, es decir,
del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza
electromotriz (FEM) que la suministra. Esa
corriente mantiene siempre fija su polaridad, como
es el caso de las pilas, baterías y dinamos.
Gráfico de una
corriente directa
(C.D.) o continua
(C.C.).
Gráfico de la sinusoide
que posee una corriente
alterna (C.A.)
• La corriente alterna se diferencia de la directa
en que cambia su sentido de circulación
periódicamente y, por tanto, su polaridad.
Esto ocurre tantas veces como frecuencia en
hertz (Hz) tenga esa corriente . A la corriente
directa (C.D.) también se le llama "corriente
continua" (C.C.).
• La corriente alterna.
es el tipo de corriente más empleado en la
industria y es también la que consumimos en
nuestros hogares. La corriente alterna de uso
doméstico e industrial cambia su polaridad o
sentido de circulación 50 ó 60 veces por
segundo, según el país de que se trate. Esto se
conoce como frecuencia de la corriente
alterna.
Postulado general de la Ley de Ohm
• El flujo de corriente en ampere que circula
por un circuito eléctrico cerrado, es
directamente proporcional a la tensión o
voltaje aplicado, e inversamente proporcional
a la resistencia en ohm de la carga que tiene
conectada.
 FÓRMULA MATEMÁTICA GENERAL DE
REPRESENTACIÓN DE LA LEY DE OHM
Desde el punto de vista matemático el postulado
anterior se puede representar por medio de la
siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm:
• VARIANTE PRÁCTICA:
Aquellas personas menos relacionadas con el
despeje de fórmulas matemáticas pueden
realizar también los cálculos de tensión,
corriente y resistencia correspondientes a la
Ley de Ohm, de una forma más fácil utilizando
el siguiente recurso práctico:
 HALLAR EL VALOR EN OHM DE UNA RESISTENCIA
 Para calcular, por ejemplo, el valor de la
resistencia "R" en ohm de una carga conectada a
un circuito eléctrico cerrado que tiene aplicada
una tensión o voltaje "V" de 1,5 volt y por el cual
circula el flujo de una corriente eléctrica de 500
miliampere (mA) de intensidad, procedemos de
la siguiente forma:

 Como se puede observar, la operación matemática que
queda indicada será: dividir el valor de la tensión o
voltaje "V", por el valor de la intensidad de la
corriente " I " , en ampere (A) . Una vez realizada la
operación, el resultado será el valor en ohm de la
resistencia "R" .
En este ejemplo específico tenemos que el valor de la
tensión que proporciona la fuente de fuerza
electromotriz (FEM) (el de una batería en este caso), es
de 1,5 volt, mientras que la intensidad de la corriente
que fluye por el circuito eléctrico cerrado es de 500
miliampere (mA).
Para trabajar con la fórmula es necesario que el valor de la
intensidad esté dado en ampere, sin embargo, en este caso la
intensidad de la corriente que circula por ese circuito no llega
a 1 ampere. Por tanto, para realizar correctamente esta
simple operación matemática de división, será necesario
convertir primero los 500 miliampere en ampere, pues de lo
contrario el resultado sería erróneo. Para efectuar dicha
conversión dividimos 500 mA entre 1000:
Como se puede observar, el resultado de la operación matemática
arroja que el valor de la resistencia "R"conectada al circuito es de
3 ohm.
 HALLAR EL VALOR DE INTENSIDAD DE LA CORRIENTE
Veamos ahora qué ocurre con la intensidad de la
corriente eléctrica en el caso que la resistencia "R",
en lugar de tener 3 ohm, como en el ejemplo
anterior, tiene ahora 6 ohm. En esta oportunidad la
incógnita a despejar sería el valor de la corriente " I
", por tanto tapamos esa letra:
 A continuación sustituimos “V” por el valor de la tensión de la
batería (1,5 V) y la “R” por el valor de la resistencia, o sea, 6(
. A continuación efectuamos la operación matemática
dividiendo el valor de la tensión o voltaje entre el valor de la
resistencia:

En este resultado podemos comprobar que la
resistencia es inversamente proporcional al
valor de la corriente, porque cuando el valor
de "R" aumenta de 3 a 6 ohm, la intensidad " I
" de la corriente también, varía, pero
disminuyendo su valor de 0, 5 a 0,25
ampere.
• HALLAR EL VALOR DE LA TENSIÓN O VOLTAJE
Ahora, para hallar el valor de la tensión o
voltaje "V" aplicado a un circuito, siempre que se
conozca el valor de la intensidad de la corriente "
I " en ampere que lo recorre y el valor en ohm de
la resistencia "R"del consumidor o carga que
tiene conectada, podemos seguir el mismo
procedimiento tapando en esta ocasión la "V”,
que es la incógnita que queremos despejar.
A continuación sustituyendo los valores de la
intensidad de corriente " I " y de la
resistencia "R" del ejemplo anterior y tendremos:
El resultado que obtenemos de esta operación de
multiplicar será 1,5 V, correspondiente a la
diferencia de potencial o fuerza electromotriz (FEM),
que proporciona la batería conectada al circuito.
Los más entendidos en matemáticas pueden utilizar
directamente la Fórmula General de la Ley de Ohm
realizando los correspondientes despejes para hallar
las incógnitas. Para hallar el valor de la intensidad "I"
se emplea la representación matemática de la
fórmula general de esta Ley:
Donde:
I – Intensidad de la corriente que recorre el circuito en
ampere (A)
E – Valor de la tensión, voltaje o fuerza electromotriz en volt (V)
R – Valor de la resistencia del consumidor o carga conectado al
circuito en ohm ( ).
Si, por el contrario, lo que deseamos es hallar el valor de la
resistencia conectada al circuito, despejamos la “R” en la fórmula
de la forma siguiente:
Y por último, para hallar la tensión
despejamos la fórmula así y como en
los casos anteriores, sustituimos las
letras por los correspondientes
valores conocidos:
Ejercicios.
¿Qué es la corriente eléctrica?
1.
Magnitudes eléctricas. Explícalas y di en qué se mide cada una.
2.
¿Qué es la ley de Ohm?
3.
Dibuja los símbolos internacionales que representan a: una bombilla, una pila, un
interruptor, un pulsador, una resistencia y un conmutador.
4.
¿Para qué sirve un fusible?
5.
¿Qué tres tipos de elementos de maniobra existen?
6.
¿Qué ocurre con el voltaje si conectamos tres bombillas en serie? ¿Y con la intensidad?
7.
¿Qué ocurre con el voltaje si conectamos tres bombillas en paralelo? ¿y con la
intensidad?
8.
¿Qué es la potencia? ¿En qué se mide?
9.
¿Qué es el kwh?
10.
He conectado dos pilas de 1,5 v. en serie a una bombilla de 2 ohmios. ¿Qué intensidad
de corriente circulará por el circuito?
11.
Una estufa de 1200 w. está conectada a la red eléctrica de mi casa. ¿Qué intensidad de
corriente circula por la estufa?
12.
Calcula la resistencia que opone una bombilla conectada a una pila de 9 v. por la que
pasa una intensidad de 3 A.
13.
Calcula el coste que me supone tener enchufada una estufa que trabaja a 230v y 5A
durante 5 horas a la corriente, sabiendo que 1 kwh cuesta $ 0,20