¿Qué es la Ley de Ohm? Fórmula y aplicaciones.

La ley de Ohm, formulada por el científico alemán del mismo nombre Georg Simon Ohm, establece la relación entre voltaje (V), corriente (I) y resistencia (R) en un circuito resistivo eléctrico.

La fórmula de la ley de ohm es muy simple e indica que el voltaje es directamente proporcional al producto de la corriente por la resistencia para un circuito alimentado con una diferencia de potencial.

V = R x I

Las unidades son:
V = Voltaje (volts)
R = Resistencia (ohms Ω)
I = Corriente (amperes)

Por consiguiente:

Volts = Ohms x Amperes.

Normalmente se usa un triángulo muy sencillo para recordar la ley y despejar cualquiera de sus variables.

Triángulo Ley Ohm

Es primordial considerar que la resistencia no se puede medir en un circuito activo, por consiguiente, la ley de ohm se vuelve imprescindible para determinar una resistencia si se miden los otros parámetros sin tener que apagar el circuito, lo que normalmente es requerido para conocer la resistencia en operación.

Adicionalmente nos puede servir para validar una diversidad de elementos del circuito o determinar el origen de fallas. Por ejemplo si hay una corriente mayor a la esperada se procede a verificar el voltaje. Si la fuente de voltaje no ha cambiado y se mantiene según lo establecido, entonces la resistencia del circuito ha decrecido lo que indicaría un componente defectuoso. Repitiendo el proceso se puede incluso aislar dicho componente.

Por otro lado un aumento en la resistencia, puede ser el indicador de un problema muy común como el falso contacto de terminales por humedad, oxido o polvo cristalizado.

Es importante aclarar algunas de las condiciones establecidas en la definición, por ejemplo, al hablar de un circuito resistivo puede ser un conductor, una resistencia o todo un circuito siempre y cuando no tenga elementos activos, es decir, que aportan energía al sistema.

De la misma forma, esta fórmula aplica cuando hablamos de corriente alterna, siempre y cuando igual sea un circuito resistivo. Más adelante analizaremos el caso de corriente alterna con algunos otros elementos.

La ley de Ohm, formulada por el científico alemán del mismo nombre Georg Simon Ohm, establece la relación entre voltaje (V), corriente (I) y resistencia (R) en un circuito resistivo eléctrico.

Aplicación de la Ley de Ohm.

La ley de ohm es una de las leyes más prácticas y aplicables en la vida diaria, por ejemplo una plancha de ropa, una estufa de resistencia o un calefactor eléctrico son artículos totalmente resistivos, es decir funcionan con el principio de la ley de ohm, aplicando un voltaje a una resistencia que emite calor cuando la corriente fluye a través de ella.

Un foco simple, con filamento tradicional, también funciona de esa forma, al aplicar voltaje a los dos extremos del foco, la corriente fluye a través del filamento resistivo el cual brilla por otros factores.

Sin embargo, una vez de la concepción simple de la fórmula, hay que considerar otros factores que ocurren en la realidad para los que no aplica la fórmula tan simple como esta.

Consideraciones de la Ley de Ohm.

Adicionalmente de lo mencionado anteriormente, la ley de ohm se aplica en su forma simple formulada al principio, cuando los elementos resistivos del circuito mantienen cierta temperatura, ya que la resistencia de los materiales varía con la temperatura. Otro requisito fundamental, es que los elementos sean fabricados de materiales óhmicos.

Los materiales óhmicos como el cobre y otros metales, mantienen un comportamiento resistivo lineal cuando aumenta el voltaje o la corriente. En contraste, los materiales no óhmicos, la resistencia puede variar al aumentar el voltaje o la corriente respectivamente, manteniéndose constante después de cierto voltaje o corriente sin que haya un aumento o disminución proporcional.

En conclusión, la ley de Ohm aplica cuando la resistencia es constante.

Ley de Ohm en circuitos de Corriente Alterna (CA)

Aunque se mantiene semejante, la ley de Ohm para el caso de corriente alterna tiene adaptaciones que consideran justamente el estado cambiante de la corriente alterna.

La corriente alterna CA es un tipo de corriente que cambia continuamente de intensidad y dirección por lo que los valores estables de la corriente directa no son aplicables.

La ley de Ohm se aplica

V = Z * I

Las unidades son:

V = Voltaje (volts)
Z = Impedancia (ohms Ω)
I = Corriente (amperes)

En este caso el voltaje es alterno y se mide igual en volts, la Z representa la impedancia que es el concepto de resistencia pero considerando la intensidad y la fase debido a la alternancia comentada anteriormente y la I representa el fasor de intensidad de corriente, parámetro que igual incluye la magnitud y la fase.

Circuito Ley de Ohm

Ciencia Básica de los circuitos.

Posiblemente uno de los primeros conceptos que hay que entender es ¿qué es un circuito eléctrico?. Por circuito, la ley de ohm se refiere a una trayectoria cerrada de materiales conductores en donde puede fluir una corriente eléctrica.

Para que esta corriente fluya, en el circuito debe haber una diferencia de potencial eléctrico, es decir, voltaje.

Corriente eléctrica.

Se llama corriente eléctrica, porque este concepto implica el volumen del flujo de electrones en un conductor determinado en un tiempo dado.

Como bien sabemos, los átomos están formados de Neutrones, protones y electrones aparte de otras partículas subatómicas. Los protones y los neutrones tienen carga positiva y forman el núcleo mientras que los electrones se encuentran circulando en una nube alrededor del núcleo y tienen carga negativa. Todos se mantienen unidos entre sí por las fuerzas atómicas.

Cuando una diferencia de potencial es aplicada a ciertos átomos, los electrones del exterior de los átomos, se alinean y circulan a través del material conductor del circuito en un mismo sentido, generando una corriente eléctrica. A la cantidad de este flujo de carga eléctrica se le conoce como Intensidad de Corriente Eléctrica y es medida en amperios (A).

Corriente Directa o Continua (CC)

En muchos circuitos también es indicada como DC (por Direct Current en inglés) este tipo de corriente se refiere a que la dirección del movimiento de las cargas eléctricas siempre tiene el mismo sentido.

Al usar CC No estamos hablando de corriente constante, eso implicaría voltaje constante y resistencia constante de acuerdo a la ley de ohm y como sabemos es muy improbable en la vida real contar con valores constantes todo el tiempo. Reforzando lo dicho anteriormente CC se refiere a corriente continua o directa y significa que la dirección de las cargas eléctricas no varía con el tiempo.

Un ejemplo de corriente directa es la generada por las baterías. Tanto las baterías de automóvil como las de dispositivos portátiles producen corriente directa. 

Otro uso común de la corriente directa es en los circuitos electrónicos. Por ejemplo una televisión o una computadora que se conecta a la corriente de una casa, requiere convertir esa corriente alterna en corriente directa para ser usada en los circuitos internos del dispositivo.

Un último ejemplo de CC es la producida por los paneles solares a través de las células fotoeléctricas. En este caso, al inverso del ejemplo anterior, para inyectar la corriente producida a la red eléctrica de corriente alterna CA, es necesario convertir la corriente directa en alterna.

Corriente Alterna (CA)

Esta corriente se visualiza como una onda senoidal, es decir, varía continuamente con el tiempo su intensidad, magnitud y dirección.

La corriente alterna es la que recibimos en los hogares y nos conectamos normalmente para alimentar cualquier aparato eléctrico.

Pese a que muchos aparatos usan corriente directa como mencionamos anteriormente, la corriente alterna es mucho más eficiente para transmitirse a grandes distancias como normalmente sucede en la práctica y su eficiencia es aún mayor para altos voltajes, por eso las torres de transmisión llevan cables de alto voltaje que luego es reducida en subestaciones y luego a niveles estándar de uso doméstico en los transformadores que vemos en los postes o en ocasiones a nivel del piso o incluso bajo suelo.

Georg Simon Ohm

El creador de la ley que lleva su nombre fue un profesor de física alemán que impartía su cátedra en la Universidad de Múnich y fue director del Instituto politécnico de Nuremberg.

Aunque aplicar la ley de Ohm parece trivial con un multímetro, en su época no había instrumento alguno que pudiera determinar los valores de voltaje, corriente y resistencia por lo que la genialidad de Georg Simon Ohm inició con la creación de dicho instrumento modificando el trabajo de otros científicos como Maxwell, Cavendish, Coulomb y Oersted.

Ohm logró establecer una relación matemática entre los tres principales parámetros de un circuito eléctrico lo que sentó las bases del análisis de circuitos tanto eléctricos como electrónicos muchos años después de la formulación de su famosa ley.

Como reconocimiento la unidad de resistencia es el Ohm (Ω) representado con la letra griega omega.

Ohm terminó su vida estudiando acústica y haciendo estudios de óptica. Siendo reconocido en vida por la Sociedad Real de Ciencias del Reino Unido.