La Ley de Ohm

La Ley de Ohm es un pilar básico de nuestra electrónica. Todo ingeniero o maker conoce esta Ley y su gran importancia pues, si no se hubiera descubierto, el mundo que nos rodea no sería tal y como lo conocemos.

Resumen

La Ley de Ohm relaciona tres conceptos básicos en los circuitos eléctricos: el voltaje, la intensidad y la resistencia. Estas tres magnitudes se relacionan entre sí siguiendo la siguiente fórmula:

\[ V=I \cdot R \]

Magnitud física Unidades (S.I.)
Voltaje V Voltios V
Intensidad I Amperios A
Resistencia R Ohmios Ω

 

Introducción

La Ley de Ohm, descubierta por Georg Simon Ohm, es un pilar básico de nuestra electrónica. Todo ingeniero o maker debe conocer el concepto de la Ley de Ohm y su gran importancia pues, si no se hubiera descubierto, el mundo que nos rodea no sería tal y como lo conocemos. Sin la Ley de Ohm no sabríamos hacer desde cosas tan sencillas como encender un LED o una bombilla. Tampoco seríamos capaces de plantear cosas más difíciles: como diseñar los complejos circuitos electrónicos que son fundamentales para el funcionamiento de nuestros móviles, ordenadores…

En definitiva,  cuando acabes de leer este post, tendrás en tu conocimiento la base de toda nuestra tecnología, por eso te pido que prestes mucha atención y releas una y otra vez lo que no entiendas. Por nuestra parte, nuestra intención es explicar un resumen de qué es la Ley de Ohm de forma sencilla, clara y fácil de digerir. El único objetivo es lograr que nuestros lectores consigan esta base tan importante en el mundo de la electrónica.

 

Explicación sencilla de la Ley de Ohm

Primero de todo,  hay que dejar claro que, la Ley de Ohm, relaciona tres conceptos básicos en la electrónica: el voltaje, la intensidad y la resistencia.

A pesar de que en entradas anteriores ya hemos explicado estas tres magnitudes físicas, en esta entrada vamos a volver a repasarlas para asegurar que el lector las interiorice. Como ya hemos mencionado, estos tres conceptos son fundamentales y es por ello tanto ímpetu en lograr una gran comprensión.

Una vez sabido esto, vamos a olvidar que estamos hablando de electrónica y/o electricidad y vamos a explicar de forma sencilla la Ley de Ohm comparándola con el agua:

El voltaje eléctrico

Imagínate que tenemos dos depósitos de agua conectados. Colocamos a una cierta altura cada uno de ellos y vamos a colocar un molino de agua entre ambos depósitos:

Pues bien, ¿circularía el agua de un depósito a otro sin aplicar ninguna fuerza externa? La respuesta es trivial: no. Esto se debe a que ambos depósitos tienen la misma altura respecto al suelo.

Si cambiamos la altura nuestro depósito A, podemos intuir que el agua ahora sí empieza a circular desde el depósito A hasta el B, moviendo el molino.

Antes de continuar, vamos a aclarar algo que es fundamental: ¿a qué altura se encuentra nuestro depósito A? ¿3 metros? ¿-4 metros? Eso no importa. Lo que realmente importa es a qué altura se sitúa nuestro depósito A respecto del B (en este caso, hay 1 metro entre el depósito A y el depósito B). 

Si la diferencia de altura es muy grande, podemos imaginar como el molino gira muy rápido. Por el contrario, si la diferencia de altura es pequeña, el molino gira muy lento o incluso no gira.

Pues bien, si extrapolamos este concepto a la electrónica, esta diferencia de altura se conoce como diferencia de voltaje o diferencia de potencial eléctrico, más conocido como voltaje o tensión y se mide en «Voltios» (V).

Al igual que en nuestro ejemplo hidráulico, en una fuente de energía eléctrica como una pila, cada uno de sus polos tiene un voltaje diferente y necesitamos ver esta diferencia entre sus polos. Si nuestra pila es de 1.5V, quiere decir que entre sus extremos hay una diferencia de 1.5V pero el polo positivo puede estar a 10V y el polo negativo a 8.5V. o incluso el polo positivo puede estar a 0V y el negativo a -1.5V. Para verlo con nuestro ejemplo, imagínate que nuestro depósito, ahora llamado “positivo”, está al nivel del mar. Excavamos y situamos nuestro depósito “negativo” bajo tierra. Si nos fijamos, la diferencia de altura se encuentra  1.5m.

La intensidad eléctrica

Ahora vamos a ver qué significa el concepto de intensidad en la Ley de Ohm.

Si volvemos a nuestro ejemplo del agua, podemos comparar la intensidad con el caudal, es decir, con los litros agua que pasa cada segundo por un punto determinado. Como ya sabías de la entrada sobre la intensidad, y si no sabías ya lo sabes, la intensidad es igual a la cantidad de carga eléctrica que circulan cada segundo por un punto determinado.

Si comparamos las dos fórmulas vemos de forma clara el símil.
\[ Caudal=\frac{Litros}{Tiempo} \]

\[ Intensidad=\frac{Carga}{Tiempo} \]

La unidad en la que se mide la intensidad son los «Amperios» (A).

La resistencia eléctrica

Por último vamos a explicar de forma sencilla qué es la resistencia eléctrica.

Para ello, como no, volvemos al ejemplo de nuestros depósitos de agua. Si disminuimos la sección del canal, provocaremos una disminución del caudal de agua. Es decir, circularán menos litros en el mismo tiempo que si no hubiéramos puesto hecho esta disminución de sección teniendo en cuenta que la diferencia de altura entre ambos depósitos no ha cambiado. Esta disminución de la sección ha provocado un aumento de la resistencia al paso de la corriente de agua, provocando una disminución del caudal.

Si extrapolamos esto mismo a unidades eléctricas, observamos que, a mayor resistencia eléctrica, menos intensidad (si el voltaje es constante) y que, a menor resistencia, mayor intensidad (si el voltaje también es constante).

La unidad en la que se mide la resistencia son los «Ohmios» (Ω).

Fórmulas de la Ley de ohm

Según lo explicado anteriormente, se puede deducir que:

  • Si la altura es constante, cuanto mayor resistencia hidráulica, menor caudal (el agua circula más lentamente).
  • Si voltaje la constante, cuanto mayor resistencia eléctrica, menor intensidad (las cargas circulan más lentamente).

Por otro lado:

  • Si la altura es constante, cuanto menor resistencia hidráulica, mayor caudal (el agua circula más rápidamente).
  • Si el voltaje es constante, cuanto menor resistencia eléctrica, mayor intensidad (las cargas circulan más rápidamente).

Entendido esto, es fácil deducir que V=R⋅I. A esta fórmula se le conoce cómo la Ley de Ohm.

Si despejamos las tres variables que lo forman, obtenemos que:

  • Voltaje en función de la resistencia y la intensidad:

\[ V = I\cdot R \]

  • Intensidad en función del voltaje y la resistencia:

\[ I=\frac{V}{R} \]

  • Resistencia en función del voltaje y la intensidad:

\[ R=\frac{V}{I} \]

Triángulo de la Ley de ohm

Si te cuesta un poco acordarte de estas tres fórmulas, una forma fácil de recordarlas es aprender este triángulo de la Ley de Ohm:

El triángulo funciona de la siguiente forma:

  1. Se elige la magnitud que queremos calcular (voltaje, intensidad o resistencia).
  2. Si elegimos el de arriba (el voltaje), será igual a los dos términos de abajo (la intensidad y la resistencia) son multiplicados entre sí.
  3. Si elegimos cualquiera de los de abajo (la intensidad o la resistencia), el de arriba (el voltaje) es divido entre el que quede libre de abajo.

El triángulo de la Ley de Ohm es muy útil cuando te estás iniciando en el mundo de la electrónica. Sin embargo, conforme cojas soltura con la Ley de Ohm dejarás de necesitarlo, pues tendrás interiorizado las tres fórmulas.

¿Qué es un cortocircuito?

Imagínate un circuito con una resistencia eléctrica de valor nulo. ¿Qué pasará?. Si miramos las fórmulas atentamente podemos ver que, si la resistencia es 0, la intensidad será infinito:

\[\lim_{R \to 0} I=\lim_{R \to 0} \frac{V}{R}=\infty \]

Se puede ver que se ha calculado el límite. Esto se debe a que realmente la intensidad no será infinito, sino que tenderá a infinito, pues realmente será físicamente imposible que la intensidad sea infinito, ya que romperá cualquier conductor.

Y, como resultado, si por un circuito pasa una corriente muy muy alta (tiende a infinito) acabará quemando los componentes electrónicos de este. Esto se debe a que todo el movimiento de (infinitos) electrones provocará un incremento muy grande en la temperatura del cable (o del componente electrónico), que muchas veces producirá fuego.

Conclusión

La Ley de Ohm es el «Hola Mundo» de la electrónica. Es el pilar fundamental sobre el que se sustenta toda la electrónica que conocemos. Por eso, si has llegado hasta aquí sin entender alguno de los conceptos explicado, te invito a releerlo para terminar de comprender estos conceptos.

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert