La ley de Ohm, (ley básica del flujo de corriente) se expresa mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la diferencia de potencial o voltaje en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.
Se denomina corriente eléctrica al movimiento de electrones por el interior de un conductor. Para que se produzca este desplazamiento debe existir una diferencia de cargas entre los dos puntos de un conductor, que impulse el movimiento de los electrones.
Este movimiento de electrones se lleva a cabo de forma que los electrones se desplazan a zonas con un mayor potencial. Es decir, el sentido real de la corriente eléctrica lo establecen los electrones, esto es, desde donde hay exceso de carga negativa hasta donde hay carga positiva.
Aunque realmente los electrones se mueven del polo negativo al positivo, antiguamente se creía lo contrario. Esto ha provocado que hoy se siga manteniendo este criterio, sentido convencional de la corriente eléctrica (desde el polo positivo al polo negativo).
El circuito eléctrico
Para que se establezca una corriente eléctrica, un circuito ha de tener como mínimo los siguientes parámetros:
- Generador: Se encarga de generar una diferencia de cargas o de potencial entre sus polos.
- Conductor: A través de él fluyen los electrones de una parte a otra del circuito.
- Receptor: Aprovechando el movimiento de electrones, transforma la energía eléctrica en energía luminosa, calorífica, motriz ...
Magnitudes eléctricas
Intensidad de la corriente eléctrica y su medida
La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de electrones que recorren el circuito por unidad de tiempo.
La unidad de medida es el amperio (A).
1 A= 1C/1s
Donde C son Culombios (unidad de cantidad de carga eléctrica en el S.I.) y s segundos.
Para medir la intensidad de la corriente eléctrica se utiliza un aparato de medida llamado Amperímetro. Se debe intercalar en el conductor, es decir, conectarse ‘en serie’.
Tensión eléctrica y su medida
La tensión eléctrica, diferencia de potencial o voltaje es la diferencia de cargas entre dos puntos de un circuito. La unidad de medida es el voltio (V).
La fuerza necesaria para trasladar los electrones desde el polo positivo al negativo (sentido convencional) y crear así la diferencia de cargas, se le denomina fuerza electromotriz (f.e.m.).
Para medir la tensión eléctrica se precisa de un voltímetro, que se conectan siempre entre los dos puntos entre los que se quiere medir la tensión, es decir, se debe conectar ‘en paralelo’.
Resistencia eléctrica y su medida
La resistencia eléctrica es la mayor o menor oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica. Esta magnitud diferencia los buenos de los malos conductores.
La unidad de medida es el ohmio, y se representa con la letra griega Ω. El aparato de medida es el ohmiómetro y su conexión es ‘en paralelo’.
Ley de Ohm
Hasta ahora se han estudiado las principales magnitudes eléctricas que son intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia eléctrica.
En ocasiones se pueden plantear situaciones en las que se conozcan dos de estas magnitudes y se desee conocer la tercera. La expresión que relaciona estas magnitudes es la ley de Ohm:
V = I • R
donde:
V es la diferencia de potencial en los extremos de la resistencia (V)
I es la intensidad de corriente que atraviesa el elemento resistivo (A)
R es el valor de la resistencia eléctrica (Ω)
Ley de Ohm en corriente alterna
La intensidad de corriente que circula por un circuito de C. A. es directamente proporcional a la tensión V aplicada, e inversamente proporcional a la Impedancia Z.
I = V/Z
La impedancia Z es la dificultad que pone el circuito al paso de la corriente alterna debido a elementos pasivos como: una resistencia R, una bobina L o un condensador C. Por otra parte, existen elementos activos que también oponen dificultad al paso de la corriente como: los motores, o los transformadores.
Potencia eléctrica
La potencia es la cantidad de energía eléctrica consumida o generada por un dispositivo eléctrico por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el watio (W).
P = E/t
donde:
- P es la potencia consumida o generada (W watios)
- E es la energía eléctrica consumida o generada (J julios)
- t es el tiempo (s)
Esta magnitud puede relacionarse con las magnitudes eléctricas de un circuito de forma que puede calcularse también mediante la expresión:
P = V I
donde:
- P es la potencia consumida o generada (W)
- V es la diferencia de potencial (V)
- I es la intensidad de corriente (A)
Otra expresión para la potencia eléctrica es (sustituyendo V = I R):
P = I2 R
Que es la potencia eléctrica consumida por un conductor, por el efecto Joule.
Cuando una corriente atraviesa un conductor, éste experimenta un aumento de temperatura. Este efecto se denomina “efecto Joule”.
En corriente alterna, la potencia total, real o consumida por un circuito, es el producto del voltaje aplicado y de la componente en fase de la corriente:
P= V I cosØ
- Donde cosØ es el factor de potencia.
Si se tiene en cuenta que la potencia es la cantidad de energía que consume o genera un dispositivo por unidad de tiempo, teniendo en cuenta el principio de conservación de la energía, la potencia total generada debe coincidir con la potencia total consumida. A este teorema se le conoce como teorema de Boucherot.
Pgenerada = Pconsumida
Leyes de Kirchhoff
Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras dos leyes para obtener el flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones. Estas leyes, descubiertas por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes de Kirchhoff:
-
La primera, la Ley de los Nudos, enuncia que en cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo.
Σ I = 0 (en la unión)
-
La segunda ley, la Ley de las Mallas afirma que, comenzando por cualquier punto de una red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de los voltajes será igual a la suma neta de los productos de las resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas.
Esta segunda ley es sencillamente una ampliación de la ley de Ohm.
Σ V - Σ I*R = 0
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