Ley de Ohm


La ley de Ohm es la relación existente entre conductores eléctricos y su resistencia que establece que la corriente que pasa por los conductores es proporcional al voltaje aplicado en ellos.

El físico alemán Georg Simon Ohm (1787-1854) fue el primero en demostrar experimentalmente esta relación.

Enunciado de la ley de Ohm

Ohm descubrió al principio del siglo XIX que la corriente a través de un metal era directamente proporcional al voltaje o diferencia de potencial  eléctrico por el metal.  El descubrimiento de Ohm condujo a la idea de la resistencia en los circuitos.

La ley de Ohm expresada en forma de ecuación es V=RI, donde V es el potencial eléctrico en voltios, I es la corriente en amperios y R es la resistencia en ohms. 

ley de ohm
Triángulo de Ohm, donde se observan las relaciones entre voltaje, corriente y resistencia.

Para entender la ley de Ohm, necesitamos aclarar los conceptos de carga, corriente y voltaje.

Conceptos claves de la ley de Ohm

Carga

La fuente de todas las cargas eléctricas reside en la estructura atómica. La carga de un electrón es la unidad básica de la carga. La medida para la carga es el coulomb (C) en honor al físico francés Charles Augustin de Coulomb. La carga de un electrón es igual a 1,60 x10-19 C. Esto significa que una carga de 1 C es igual a la carga de 6,25x1018 electrones.

Conductores

Aquellas sustancias por donde las cargas se mueven fácilmente se llaman conductoresLos metales son excelentes conductores debido a la deslocalización o movimiento de sus electrones en su estructura cristalina atómica.

Por ejemplo, el cobre, que es usado comunmente en cables y otros dispositivos eléctricos, contiene once electrones de valencia. Su estructura cristalina consta de doce átomos de cobre unidos a través de sus electrones deslocalizados. Los electrones deslocalizados pueden ser considerados como un mar de electrones con la capacidad de migrar por el metal.

Conductores óhmicos

Los conductores ohmicos son aquellos que cumplen la ley de Ohm, es decir, la resistencia es constante a temperatura constante y no dependen de la diferencia de potencial aplicado. Ejemplo: conductores metálicos.

Conductores  no óhmicos

Son aquellos conductores que no siguen la ley de Ohm, es decir, la resistencia varía dependiendo de la diferencia de potencial aplicado. Ejemplo: ciertos componentes de aparatos electrónicos como computadoras, teléfonos celulares, etc.

Aislantes

En cambio, aquellas sustancias que resisten al movimiento de la carga son llamadas aislantes. Los electrones de valencia de los aislantes, como el agua y la madera, están fuertemente restringidos  y no pueden moverse libremente por la sustancia.

corriente saliendo de chorro
Los cables eléctricos son un buen ejemplo de conductor y aislante: el metal del interior conduce la electricidad mientras que el recubrimiento plástico es aislante.

Corriente

La corriente eléctrica es el flujo de carga a través de un conductor por unidad de tiempo. La corriente eléctrica se mide en amperios (A). Un amperio es igual al flujo de 1 coulomb por segundo, es decir, 1A= 1C/s.

Voltaje

La corriente eléctrica que fluye por un conductor depende del potencial eléctrico o voltaje y de la resistencia del conductor al flujo de carga.

La corriente eléctrica es comparable al flujo del agua. La diferencia de la presión de agua en una manguera permite que el agua fluya desde una presión alta a una presión baja. La diferencia de potencial eléctrico medido en voltios permite el flujo de las cargas eléctricas por un cable desde una zona de potencial alto a uno bajo. 

La presión del agua se mantiene por una bomba, y la diferencia de potencial para la carga se mantiene por una bateria. 

Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica es la dificultad con la que las cargas eléctricas fluyen a través de un conductor.

Usando la analogía del agua, la resistencia eléctrica puede ser comparada a la fricción del flujo de agua por un tubo. Un tubo liso y pulido ofrece poca resistencia al paso del agua, mientras que un tubo rugoso y lleno de desperdicios hará que el agua se mueva más lentamente.

La resistencia electrica está relacionada a la interacción de los electrones conductores a medida que se mueven de átomo a átomo por el conductor. La resistencia se mide en ohms u ohmios, y se representa con la letra griega omega Ω.

Puntos claves a recordar

  • El voltaje mueve la corriente mientras la resistencia la impide.
  • La ley de Ohm se refiere a la relación entre voltaje y corriente.
  • Circuitos o componentes que obedecen la relación V=IR son conocidos como óhmicos y presentan gráficos corriente-voltaje que son lineales y pasan por el punto cero.
  • Una regla mnemotécnica para recordar la fómula de Ohm es recordar que Victoria es la Reina de Inglaterra; V=R.I 

Problemas aplicando la ley de Ohm

Problema 1

Calcule la resistencia eléctrica de un resistor que presenta 10 A de corriente y 200 v de diferencia de potencial. 

Respuesta: según la ley de Ohm, la resitencia se calcula a partir de la expresión V=RI, despejando la R tenemos que R=V/I=200 volts/10A= 20 Ω. La resitencia es igual a 20 Ω.

Problema 2

Un conductor tiene una resistencia de 54 Ω.
a) ¿Cuál es la corriente si el conductor se conecta  a una batería de 9 volts?
b) ¿Cuál es el voltaje en sus terminales si por el conductor pasa una corriente de 200mA?

Respuesta:
a) I=0,16 A=160mA
b) V=10,8 volts