9 mar
Ley de Ohm. Circuitos eléctricos


La ley de Ohm es uno de las leyes pilares de la electricidad. Es muy sencilla y es aplicada a la resolución de circuitos de corriente continua.

La ley se cimenta en tres partes que son la intensidad de corriente, la resistencia y la tensión o voltaje existente. Dice que la resistencia que hay en un sector de un circuito, como el de una resistencia, es igual a la relación que existe entre la tensión o diferencia de potencial y la intensidad de corriente.

R  =  V / I

Las unidades son para R, el Ohm (W) para la tensión el volt (V) y para la intensidad de corriente el ampere (A).

En los problemas nos pedirán uno de estos valores y deberemos tener los otros 2 para poder solucionarlo. A veces no es tan sencillo como parece y tenemos en frente circuitos con muchas resistencias en diferentes disposiciones. En estos casos debemos calcular la resistencia total de un circuito y luego con ese valor si encaramos la ley de Ohm para sacar la I total o la V total.

Es importante conocer los símbolos de un circuito básico de electricidad.

En este esquema vemos 3 resistencias, la fuente de tensión y la intensidad circulando. Ahora veremos que las resistencias se pueden disponer de dos distintas maneras. Por un lado las conectadas en serie y por otro las que están conectadas en paralelo. Las que están dispuestas en serie se encuentran conectadas sin división de corriente. En cambio en la figura anterior vemos 3 resistencias en paralelo, ya que  se ven divisiones o nodos donde la corriente es separada. En los casos de resistencias en paralelo, estas se disponen separadas por una división de corriente. Si queremos saber la resistencia total de un circuito usaremos distintas formulas si se trata de conexión en serie o en paralelo.

En serie:

R T  =  R1  +  R2  +  R3

En paralelo:

1/RT = 1/R1  +  1/R2  +  1/R3

Otra cosa importante que queremos aclarar es que las resistencias en serie tienen la misma intensidad de corriente ya que no hay división en el recorrido. Pero la V es distinta para cada resistencia, salvo que estas tengan el mismo valor.

En el caso de las ubicadas en paralelo, la V es la misma para todas, pero la corriente es diferente para cada una salvo que estas valgan lo mismo.

En algunos problemas es común que tengamos resistencias de ambos tipos, es decir, en serie y en paralelo. También debemos calcular la resistencia total. Por ejemplo:

 

Vemos que cada R tiene asignada un número para ser distinguida. Como observamos las R 23 y 4 están en paralelo al igual que las R 6 y 7. Primero resolveremos estos 2 pares de R.

La R equivalente al primer par será:

1/R = 1/6  +  1/4

1/R = 5/12

Invertimos 1/R para saber el valor de la R equivalente

R = 12/5 ohm

Para el otro par:

1/R = 1/8  +  1/8

1/R = 2/8 = 1/4

R = 4 ohm

Ahora la R equivalente del primer par entre R23 y R4 está en serie con R1 por lo tanto las podemos sumar directamente:

6 ohm + 12/5 ohm = 8.4 ohm

Lo mismo ocurre para el segundo par. R4 se suma a la R equivalente de 4 ohm

4 ohm + 4 ohm = 8 ohm

Por último, tenemos solo 3 resistencias que se encuentran en paralelo.

1/ RT  =  1/8.4  +  1/8

RT  =  4.1 ohm

Ahora bien, si queremos calcular la intensidad total de corriente es fácil porque tenemos la V total y la R total. Solo debemos aplicar la ley de ohm.

R = V / I

I = V / R

I = 10 v / 4.1 ohm

I = 2.43 amperes

Si quisiéramos calcular las I que circulan para cada R del circuito el proceso es más largo. Debemos conocer las caídas de tensión en cada R y recién después aplicar la ley de Ohm sacando la I que nos interese.

Para calcular las distintas tensiones nos conviene aplicar una de las leyes de Kirchoff. Dice que la suma de las caídas de tensión en un circuito es igual a la tensión o diferencia de potencial total del circuito. Por lo tanto, debemos observar nuestro circuito y ver que entre los puntos los puntos A y B está la caída total. Hay dos ramas principales. La superior compuesta por las R 1, 23 y 4 y la de abajo compuesta por las R 5, 6 y 7. Ambas ramas están sometidas a la misma V. podemos calcular la I que circulara por la parte ascendente. Solo tendremos en cuenta la R total que habíamos calculado para la parte superior que nos dio 6.417 ohm. Con este valor y el de la V calculamos la I por la ley de Ohm.

I = V / R

I = 10 V / 8.4 ohm

I = 1.19 amperes

Ahora bien, esta I atraviesa la R1 que está en serie con las R 23 y R4 y a estas últimas. Pero antes de pasar por las R 23 y R 4 se dividirá en dos de diferente valor. Debemos conocer la V entre estas dos R para sacar cada una de las I que pasan por ellas. Como si en vez de dos R en paralelo hubiera una sola es decir, su equivalente que nos había dado 12/5 = 2.4 ohm. La V entre estas dos R dará:

V = R x I

V = 2.4 ohm x 1.19 A

V = 2.86 Volt

Esta V es para ambas R en paralelo y la I se dividirá en dos I nuevas y menores como mencionamos anteriormente que será muy fácil calcular con la Ley de Ohm:

La que circula por la R 23 sera I 23:

I = V / R

I = 2.86 V / 6 ohm

I = 0.477 amperes

La que circula por la R 4:

I 4 = V / R 4

I 4 = 2.86 V / 4 ohm

I 4 = 0.715 amperes

El alumno podrá calcular de la misma manera las I de la rama de abajo. Al sumar las I deberán dar el resultado de la I total, esta es una forma de verificar que de bien.

 

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