Magnitudes eléctricas y ley de Ohm
Cuando conectas el cargador del celular pasan tres cosas a la vez: algo empuja la corriente, algo circula y algo frena ese paso. Además, cada mes llega la factura de luz de ELECTROPAZ, ELFEC o CRE, según dónde vivas, y hay que pagarla. ¿Cómo se relacionan esas tres cosas y cómo saber cuánto cuesta usar un aparato? Lo vemos con la ley de Ohm.
Voltaje, intensidad y resistencia
Recuerda de primaria: la corriente es el movimiento ordenado de cargas eléctricas (electrones) por un conductor.
Los materiales también influyen: los conductores (cobre, grafito del lápiz, agua de la llave con sales) dejan pasar la corriente con poca resistencia, y los aislantes (plástico, madera seca, caucho) la frenan muchísimo. Por eso los cables son de cobre forrados de plástico.
Completa la tabla de las tres magnitudes eléctricas con tus palabras: nombre de cada magnitud, letra con la que se representa, unidad en que se mide y nombre de esa…
Completa la tabla de las tres magnitudes eléctricas con tus palabras: nombre de cada magnitud, letra con la que se representa, unidad en que se mide y nombre de esa unidad. Datos: la tensión se mide en voltios, la intensidad en amperios y la resistencia en ohmios. Añade una frase que explique qué mide cada una.
La analogía de la tubería ayuda a entender el circuito: el voltaje es como la presión del agua, la intensidad como el caudal que pasa y la resistencia como un…
La analogía de la tubería ayuda a entender el circuito: el voltaje es como la presión del agua, la intensidad como el caudal que pasa y la resistencia como un estrechamiento de la tubería. Explica la analogía con tus palabras y deduce con ella qué ocurre con el «caudal» si aumenta la presión o si la tubería se estrecha más.
Repasa la idea de conductores y aislantes: clasifica cobre, plástico, agua del grifo, madera seca, grafito de lápiz y goma, y explica qué tiene que ver esa clasificación…
Repasa la idea de conductores y aislantes: clasifica cobre, plástico, agua del grifo, madera seca, grafito de lápiz y goma, y explica qué tiene que ver esa clasificación con la resistencia que cada material ofrece al paso de la corriente.
La ley de Ohm: V = I·R
Con palabras: si el voltaje se duplica con la misma resistencia, la corriente se duplica; si la resistencia se duplica con el mismo voltaje, la corriente se reduce a la mitad. De la misma igualdad se despejan las otras dos magnitudes:
$$I = \frac{V}{R} \qquad\qquad R = \frac{V}{I}$$La figura muestra un circuito con una pila y una resistencia, con las magnitudes rotuladas, pero el valor de la corriente está tapado. Nombra los elementos del circuito,…
La figura muestra un circuito con una pila y una resistencia, con las magnitudes rotuladas, pero el valor de la corriente está tapado.
Nombra los elementos del circuito, explica qué representa cada magnitud rotulada (V, R e I) y en qué unidad se mide cada una, y razona con la ley de Ohm si la corriente tapada será grande o pequeña con esa resistencia.
Enuncia la ley de Ohm con palabras, sin fórmulas: qué le pasa a la corriente cuando la tensión se hace el doble con la misma resistencia, y qué le pasa cuando la…
Enuncia la ley de Ohm con palabras, sin fórmulas: qué le pasa a la corriente cuando la tensión se hace el doble con la misma resistencia, y qué le pasa cuando la resistencia se hace el doble con la misma tensión. Después escribe la fórmula $V = I \cdot R$ y comprueba que tus dos frases la cumplen.
Un circuito tiene una pila de $9\ \text{V}$ y una resistencia de $100\ \Omega$. Aplica la ley de Ohm $V = I \cdot R$ despejando la intensidad y calcula su valor en…
Un circuito tiene una pila de $9\ \text{V}$ y una resistencia de $100\ \Omega$. Aplica la ley de Ohm $V = I \cdot R$ despejando la intensidad y calcula su valor en amperios. Después, sin hacer más cálculos, razona si la intensidad subiría o bajaría al cambiar la resistencia por una de $50\ \Omega$.
Calcular con la ley de Ohm
Un circuito simple tiene una fuente (la pila), conductores (los cables) y un receptor (la resistencia: un foco, una plancha). En el dibujo del circuito se rotula $V$ junto a la pila, $R$ junto al receptor e $I$ con una flecha sobre el cable.
Según el dato que falte, usamos una de las tres formas de la fórmula. Mueve los deslizadores y observa cómo cambia la corriente.
Por una resistencia de $12\ \Omega$ circula una corriente de $0,5\ \text{A}$. Calcula la tensión que está aplicada entre sus extremos y explica, con el símil de la…
Por una resistencia de $12\ \Omega$ circula una corriente de $0,5\ \text{A}$. Calcula la tensión que está aplicada entre sus extremos y explica, con el símil de la tubería, qué significa ese resultado: cuánta «presión» hace falta para empujar ese caudal a través de ese estrechamiento.
Una estufa eléctrica enchufada a la red de $230\ \text{V}$ deja pasar una corriente de $2\ \text{A}$. Calcula la resistencia de la estufa y razona qué pasaría con la…
Una estufa eléctrica enchufada a la red de $230\ \text{V}$ deja pasar una corriente de $2\ \text{A}$. Calcula la resistencia de la estufa y razona qué pasaría con la corriente si su resistencia interna se duplicara por una falla, manteniendo la misma tensión de la red.
La figura muestra el triángulo de la ley de Ohm, un truco para recordar las tres fórmulas: tapando la letra que buscas queda la operación que hay que hacer. Explica cómo…
La figura muestra el triángulo de la ley de Ohm, un truco para recordar las tres fórmulas: tapando la letra que buscas queda la operación que hay que hacer.
Explica cómo se usa el triángulo y escribe, a partir de él, las tres fórmulas de la ley de Ohm: la del valor de la tensión, la de la intensidad y la de la resistencia. Comprueba cada fórmula con este caso: $V = 12\ \text{V}$, $I = 2\ \text{A}$, $R = 6\ \Omega$.
La figura muestra un circuito del que conocemos la resistencia y la corriente que la atraviesa, pero la tensión de la pila está tapada. Calcula la tensión de la pila con…
La figura muestra un circuito del que conocemos la resistencia y la corriente que la atraviesa, pero la tensión de la pila está tapada.
Calcula la tensión de la pila con la ley de Ohm y explica, paso a paso, qué has despejado de la fórmula $V = I \cdot R$ y con qué unidades trabajas. Comprueba que tu resultado es coherente: ¿es una pila doméstica razonable?
Potencia: cuánta energía consume cada segundo
Si hay más de un aparato
En casa los aparatos van conectados en paralelo: cada uno recibe el mismo voltaje de la toma y la corriente que pide la red es la suma de las corrientes de cada aparato. Para cada uno usa $I = V/R$ o $I = P/V$, y luego compara la suma con el límite de la protección (la llave térmica). Si los conectas en serie (uno detrás de otro), por todos pasa la misma corriente y sus resistencias se suman. Los circuitos en serie, en paralelo y mixtos se estudian con calma en el apartado Circuitos en serie, en paralelo y mixtos; aquí basta con aplicar la ley de Ohm con estas ideas.
¿Más resistencia, más potencia?
Combinando $I = V/R$ con $P = V \times I$ sale $P = \dfrac{V^2}{R}$. Con el mismo voltaje, a menor resistencia circula más corriente y la potencia es mayor; por eso un calefactor potente tiene poca resistencia.
Energía, kWh y el recibo de luz
Para pasar de vatios a kilovatios divide entre $1.000$. La empresa de electricidad (ELECTROPAZ, ELFEC, CRE u otra) cobra cada kWh a una tarifa que depende de la categoría del usuario; aquí usaremos una tarifa domiciliaria redonda de Bs 1 por kWh. Para el costo basta multiplicar:
$$\text{Costo} = E\ (\text{kWh}) \times \text{tarifa}\ (\text{Bs}/\text{kWh})$$La carga de una batería: mAh
La batería del celular no se anuncia en kWh sino en mAh (miliamperios-hora). Esa unidad mide carga: corriente multiplicada por tiempo, $\text{carga} = I \times t$. Una batería de $4.000\ \text{mAh}$ equivale a $4\ \text{A}\cdot\text{h}$: en teoría podría dar $4\ \text{A}$ durante una hora, o $1\ \text{A}$ durante cuatro horas.
Cuando la resistencia no es constante
El filamento de un foco incandescente cambia su resistencia con la temperatura: frío tiene una resistencia baja y al calentarse al rojo se vuelve mucho mayor. Por eso, justo al encender, el filamento frío deja pasar una corriente de arranque muy alta ($I = V/R$ con $R$ pequeña) y baja un instante después, cuando ya se calentó. Ese golpe de corriente es el momento más duro para el filamento, y por eso muchos focos viejos se funden justo al encenderse. Además, con el uso el filamento se va adelgazando y se debilita en algún tramo, así que ya no resiste ese golpe. Un filamento más delgado tiene mayor resistencia y, con el mismo voltaje, deja pasar menos corriente y disipa menos potencia ($P = V^2/R$); el problema no es que se caliente más, sino que está frágil.
Todo receptor eléctrico ofrece cierta resistencia al paso de la corriente. Explica qué le ocurre a esa resistencia en un foco viejo cuando su filamento se va haciendo…
Todo receptor eléctrico ofrece cierta resistencia al paso de la corriente. Explica qué le ocurre a esa resistencia en un foco viejo cuando su filamento se va haciendo más fino por el uso y razona, con la ley de Ohm, por qué muchos focos se funden justo al encenderlos.
Vuelve al principio: la toma da el voltaje que empuja ($220\ \text{V}$), los electrones que viajan por el cable forman la intensidad (amperios) y los componentes del celular oponen la resistencia (ohmios) que limita esa corriente según $I = V/R$. Y la factura de luz se calcula con la potencia y las horas: $E = P \times t$.