Ley de Ohm fue dado por el físico alemán Georg Simón Ohm . Establece la relación entre corriente, resistencia y voltaje a través de un circuito eléctrico. Esta relación entre la corriente I, el voltaje V y la resistencia R fue dada por el famoso científico alemán Georg Simon Ohm en 1827. Al realizar su experimento, descubrió que el producto de la corriente que fluye a través del conductor y la resistencia del conductor determina la caída de voltaje. ese conductor en el circuito.
En este artículo, exploraremos el concepto de Ley de Ohm en detalle, incluidos todos los temas mencionados en la siguiente tabla de contenido.
Definición de la ley de Ohm
La ley de Ohm establece que el voltaje a través de un conductor es directamente proporcional a la corriente que fluye a través de él, siempre que todas las condiciones físicas y temperaturas permanezcan constantes.
Por tanto, según la ley de Ohm, la corriente que fluye a través del conductor es directamente proporcional al voltaje a través del circuito, es decir V∝I. Por lo tanto, como la Ley de Ohm proporciona la relación básica entre el voltaje aplicado y la corriente a través del conductor, se considera la ley básica que nos ayuda a abordar los circuitos eléctricos. La ley de Ohm establece que la corriente sigue una relación lineal con el voltaje.
Explicación de la ley de Ohm
La Ley de Ohm es una de las leyes fundamentales de la electrostática que establece que el voltaje a través de cualquier conductor es directamente proporcional a la corriente que fluye en ese conductor. Podemos definir esta condición como,
V ∝ yo
Eliminando el signo de proporcionalidad,
V = RI
dónde R es la constante de proporcionalidad y se llama Resistencia del material. La resistencia del material se calcula como,
R = V/I
La resistencia se mide en Ohmios. Se denota con el símbolo Ω.
Fórmula de la ley de Ohm
Bajo la condición de que todos los parámetros físicos y las temperaturas permanezcan constantes, la ley de Ohm establece que el voltaje a través de un conductor es directamente proporcional a la corriente que fluye a través de él.
La ley de Ohm se expresa como:
V ∝ yo
O
V = Yo × R
Dónde,
- R es la constante de proporcionalidad conocida como Resistencia,
- EN es el voltaje aplicado, y
- I es la corriente que circula por el circuito eléctrico.
La fórmula anterior se puede reorganizar para calcular también la corriente y la resistencia, de la siguiente manera:
Según la ley de Ohm, la corriente que circula por el conductor es,
Yo = V/R
De manera similar, la resistencia se puede definir como,
R = V/I
Gráfico de la ley de Ohm
La ley de Ohm se cumple cuando las condiciones físicas como la temperatura y otras son constantes. Esto se debe al hecho de que la corriente que fluye a través del circuito varía al cambiar la temperatura. Por lo tanto, en los casos en que entran en juego factores físicos como la temperatura, se viola la ley de Ohm. Por ejemplo, en el caso de una bombilla, donde la temperatura aumenta cuando aumenta la corriente que la atraviesa. Aquí la ley de Ohm no se cumple.
El gráfico de un circuito óhmico se analiza en la siguiente imagen,
Gráfico de la ley de Ohm
Unidad de la ley de Ohm
Hay tres cantidades físicas asociadas con la Ley de Ohm que incluyen,
- Actual
- Voltaje
- Resistencia
La tabla agregada a continuación muestra los distintos símbolos y sus unidades utilizadas.
Cantidad física | Unidad de medida Hrithik Roshan | Abreviatura de unidad |
|---|---|---|
Actual(C) | Amperio | A |
Voltaje(V) | Voltio | EN |
Resistencia(R) | Ohm | Oh |
Ecuaciones de la ley de Ohm
La ley de Ohm proporciona tres ecuaciones que son:
- V = Yo × R
- Yo = V/R
- R = V/I
Dónde,
- EN es el voltaje,
- I es la corriente y
- R es la resistencia.
Relación entre voltaje, corriente y resistencia: ley de Ohm
La relación entre voltaje, corriente y resistencia se puede estudiar fácilmente usando la fórmula,
V = IR
Dónde,
- EN es el voltaje,
- I es la resistencia, y
- R es la resistencia.
Podemos estudiar esta fórmula con la ayuda de la tabla que se analiza a continuación,
Voltaje | Actual | Resistencia |
|---|---|---|
2V | 1/2 A | 4 ah |
4V | 1 un | 4 ah |
8V | 2A | 4 ah |
Triángulo de la ley de Ohm
El Triángulo de la Ley de Ohm es una representación visual para comprender y aprender la relación de la Ley de Ohm entre voltaje, corriente y resistencia. Esta herramienta ayuda a los ingenieros a recordar el orden de la relación entre los tres aspectos principales: corriente (I), voltaje (V) y resistencia (R).
Triángulo de la ley de Ohm
Forma vectorial de la ley de Ohm
La relación entre corriente y voltaje está establecida por la ley de Ohm, y su forma vectorial es,
Dónde,
es el vector de densidad actual,
es el vector de campo eléctrico, y
- pag es la conductividad del material.
es el vector de densidad actual,
es el vector de campo eléctrico, yResistividad
El obstáculo que enfrentan los electrones mientras se mueven en cualquier material se llama resistividad del material.
Sea una resistencia de una longitud de 'l' y el área de la sección transversal de 'A' tiene una resistencia R. Entonces sabemos,
La resistencia es directamente proporcional a la longitud de la resistencia, es decir, R ∝ l, . . .(1)
La resistencia es inversamente proporcional al área de la sección transversal de la resistencia, es decir, R ∝ 1/A. . .(2)
combinando la ec. (1) y ecuación (2)
R = ρl/A
Dónde r es la constante de proporcionalidad llamada coeficiente de resistencia o resistividad.
Ahora si L = 1m y A = 1m2, en la fórmula anterior obtenemos,
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R = ρ
Esto significa que para una resistencia de 1 m de longitud y un área de sección transversal de 1 m2la resistencia se llama resistividad del material.
Verificación experimental de la ley de Ohm
La verificación de la Ley de Ohm se logra realizando el siguiente experimento.
Aparato requerido
El aparato necesario para realizar el experimento de verificación de la ley de Ohm es,
- Resistor
- Amperímetro
- Voltímetro
- Batería
- Llave de enchufe
- Reóstato
Diagrama de circuito
El diagrama de circuito para la verificación experimental de la ley de Ohm se muestra en el siguiente diagrama:
Diagrama de circuito de la ley de Ohm
Procedimiento
El procedimiento para la verificación experimental de la Ley de Ohm se menciona a continuación:
- Inicialmente se cierra la llave K y se ajusta el reóstato de manera que la lectura en el amperímetro A y el voltímetro V sea mínima.
- Luego se aumenta la corriente en el circuito ajustando el reóstato y se registra la corriente en varios valores del reóstato y su voltaje respectivo.
- Ahora para diferentes valores de voltaje (V) y corriente (I) y luego calcule la relación de V/I.
- Después de calcular todas las relaciones de V/I para diferentes valores de voltaje y corriente, notamos que el valor es casi constante.
- Ahora, al trazar una gráfica de la corriente frente a la diferencia de potencial, obtenemos una línea recta. Esto muestra que la corriente es directamente proporcional a la diferencia de potencial y su pendiente es la resistencia del cable.
Gráfico circular de la ley de Ohm
Para comprender mejor la relación entre varios parámetros, podemos tomar todas las ecuaciones utilizadas para encontrar el voltaje, la corriente, la resistencia y la potencia y condensarlas en un gráfico circular simple de la ley de Ohm, como se muestra a continuación:
Gráfico circular de la ley de Ohm
Tabla de la matriz de la ley de Ohm
Al igual que el gráfico circular de la ley de Ohm que se muestra arriba, podemos condensar las ecuaciones individuales de la ley de Ohm en una tabla matricial simple como se muestra a continuación para una fácil referencia al calcular un valor desconocido.
Tabla de matriz de la ley de Ohm
Aplicaciones de la ley de Ohm
Cuando se conocen los otros dos números, se puede utilizar la ley de Ohm para determinar el voltaje, la corriente, la impedancia o la resistencia de un circuito eléctrico lineal.
Principales aplicaciones de la Ley de Ohm:
- También simplifica los cálculos de potencia.
- Para mantener la caída de voltaje deseada entre los componentes eléctricos, se emplea la ley de Ohm.
- Se debe determinar el voltaje, la resistencia o la corriente de un circuito eléctrico.
- La ley de Ohm también se utiliza para redirigir la corriente en amperímetros de CC y otras derivaciones de CC.
¿Cómo establecer una relación corriente-voltaje?
La relación V ⁄ I permanece constante para una resistencia dada mientras se establece la conexión corriente-voltaje, por lo tanto, una gráfica de la diferencia de potencial (V) y la corriente (I) debe ser una línea recta.
¿Cómo podemos descubrir los valores de resistencia desconocidos?
La relación constante es la que determina los valores de resistencia desconocidos. La resistencia de un cable con una sección transversal uniforme depende de la longitud (L) y del área de la sección transversal (A). También depende de la temperatura del conductor.
La resistencia, a una temperatura dada,
R = ρ L ⁄ A
dónde,
r es la resistencia o resistividad específica y es la característica del material del alambre.
La resistencia o resistividad específica del material del alambre es,
ρ = R A ⁄ L
Calcular la potencia eléctrica utilizando la ley de Ohm
Definimos energía eléctrica como la potencia requerida por las cargas eléctricas para realizar diversos trabajos. La tasa de consumo de energía eléctrica se llama energía eléctrica. La unidad de medida de la potencia eléctrica es el vatio. Usando la ley de Ohm podemos encontrar fácilmente la potencia del circuito eléctrico. La fórmula para calcular la potencia eléctrica es,
P = VI
Dónde,
P es la potencia del circuito, V es el voltaje a través del circuito e I es la corriente que pasa por el circuito.
Sabemos que, usando la ley de Ohm,
V = IR
Usando la fórmula de potencia obtenemos,
P = V2/R
P = yo2R
Limitaciones de la ley de Ohm
Varias limitaciones de la ley de Ohm son,
- La ley de Ohm no se aplica a redes unilaterales. La corriente sólo puede fluir en una dirección en redes unilaterales. En este tipo de redes se utilizan diodos, transistores y otros componentes electrónicos.
- Los componentes no lineales también están exentos de la ley de Ohm. Los componentes no lineales tienen una corriente que no es proporcional al voltaje aplicado, lo que implica que el valor de resistencia de esos elementos varía dependiendo del voltaje y la corriente. El tiristor es un ejemplo de elemento no lineal.
Analogías de la ley de Ohm
Existen varias analogías dadas en el pasado para explicar la Ley de Ohm, algunas de las analogías más comunes son:
- Analogía de la tubería de agua
- Analogía de temperatura
Analicemos estas analogías en detalle.
Analogía de la tubería de agua para la ley de Ohm
Sabemos que la corriente que pasa por cualquier circuito depende del voltaje aplicado y de la resistencia del circuito. Pero podemos ver la corriente fluyendo a través del circuito, para entenderlo mejor usamos la analogía de la tubería de agua en la que el agua que fluye representa la corriente y podemos entender la ley de Ohm usando este concepto.
El agua que fluye por las tuberías es similar a la corriente que fluye por el circuito eléctrico. Sabemos que en un circuito eléctrico, se requiere voltaje para mover la corriente en el circuito de la misma manera que la presión en el sistema de tuberías de agua permite que el agua fluya fácilmente en el sistema.
Si aumenta la presión, fluye más agua a través de la tubería, lo que se asemeja a la ley de Ohm, que establece que si aumenta el voltaje, fluye más corriente a través del circuito eléctrico.
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Analogía de temperatura
De manera similar, un circuito de temperatura también se puede comparar con un conductor óhmico. Aquí, el gradiente de temperatura funciona de manera similar al voltaje y el flujo de calor funciona de manera similar a la corriente.
Leer más,
- Resistencia
- Factores que afectan la resistencia
- Autoinductancia
Ejemplos resueltos sobre la ley de Ohm
Ejemplo 1: Encuentre la resistencia de un circuito eléctrico con un suministro de voltaje de 15 V y una corriente de 3 mA.
Solución:
Dado:
V = 15 V,
Yo = 3 mA = 0,003 A
La resistencia de un circuito eléctrico está dada por:
⇒ R = V / I
⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5000 Ω
⇒ R = 5 kΩPor tanto, la resistencia de un circuito eléctrico es 5kΩ .
Ejemplo 2: Si la resistencia de una plancha eléctrica es de 10 Ω y por la resistencia fluye una corriente de 6 A. Encuentre el voltaje entre dos puntos.
Solución:
Dado:
Yo = 6 A, R = 10 Ω
La fórmula para calcular el voltaje viene dada por:
V = Yo × R
⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒V = 60VPor tanto, el voltaje entre dos puntos es 60 voltios .
Ejemplo 3: Encuentre la corriente que pasa a través del conductor que consume 20 voltios cuando la potencia consumida por él es de 60 vatios.
Solución:
Según P = VI de Ohm
Dado P = 60 vatios, V = 20 voltios
⇒ Yo = P/V
⇒ yo = 60/20
⇒ Yo = 3APor tanto, la corriente que circula por el conductor es 3A
Ejemplo 4: Se conecta una batería de 6 V a una bombilla de resistencia 4 Ω. Encuentre la corriente que pasa por la bombilla y la potencia del circuito.
Solución:
Dado,
V=6V
R = 4 ΩLo sabemos,
V = IR (Ley de Ohm)
⇒ 6 = 4R
⇒ Yo = 6 ÷ 4 = 1,5 A
⇒ Yo = 1,5 A
Por tanto, la corriente que circula por la bombilla es de 1,5 A.
Para la potencia del circuito.
P = VI
⇒P = (6)(1,5)
⇒ P = 9 vatios
Por tanto, la potencia del circuito es de 9 vatios.
Preguntas frecuentes sobre la ley de Ohm
P1: ¿Qué es la ley de Ohm?
Respuesta:
Según la ley de Ohm, la corriente que pasa a través del conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial en el extremo del conductor, si la temperatura y otras condiciones físicas no cambian.
P2: ¿Quién descubrió la ley de Ohm?
Respuesta:
El físico alemán Georg Simon Ohm fue el primero en explicar la Ley de Ohm. Afirmó que la corriente que pasa a través del conductor es directamente proporcional al voltaje aplicado.
P3: ¿Es la ley de Ohm universalmente aplicable?
Respuesta:
No La ley de Ohm no es una ley universal ya que no es aplicable a todos los circuitos eléctricos.
- Los circuitos que obedecen la Ley de Ohm se llaman Circuito Óhmico.
- Los circuitos que no obedecen la ley de Ohm se denominan circuitos no óhmicos.
P4: ¿Cuándo se descubrió la ley de Ohm?
Respuesta:
La ley de Ohm fue expuesta por primera vez por Georg Simon Ohm en su libro La cadena galvánica, editado matemáticamente en el año 1827.
P5: ¿Cuál es la unidad de Resistencia?
Respuesta:
La unidad SI de resistencia es Ohm. Se denota por Ω.
¿Qué es f5 en el teclado?
P6: ¿Cuál es la fórmula dimensional de la resistencia?
Respuesta:
La fórmula dimensional para la resistencia es [M1l2t-3I-2]
P7: ¿Por qué no se aplica la ley de Ohm a los semiconductores?
Respuesta:
Los dispositivos semiconductores son de naturaleza no lineal, por lo que no se les aplica la ley de Ohm. Esto indica que la relación voltaje-corriente no permanece constante cuando el voltaje varía.
P8: ¿Cuándo falla la ley de Ohm?
Respuesta:
El comportamiento de los semiconductores y dispositivos unilaterales como los diodos define la ley de Ohm. Si los factores físicos como la temperatura y la presión no se mantienen constantes, es posible que la ley de Ohm no produzca los efectos deseados.