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Undécimo 11° · Física
La energía · Los circuitos eléctricos

La ley de Ohm

Valeria conecta el bombillo de su linterna a una pila y brilla bien. Su hermano Sebastián le pone otra pila más y el bombillo brilla mucho más… hasta que se funde. ¿Qué relación hay entre la pila, el bombillo y la corriente que pasa? Usted ya sabe que el voltaje empuja, la resistencia frena y la corriente es lo que circula. Las tres están unidas por una fórmula tan útil que tiene nombre propio: la ley de Ohm.

La fórmula: V = I·R

En el laboratorio conectamos un hilo metálico a varias pilas y anotamos: con $1{,}5\ \text{V}$ circulan $0{,}25\ \text{A}$; con $3\ \text{V}$ pasan $0{,}50\ \text{A}$; con $4{,}5\ \text{V}$ se miden $0{,}75\ \text{A}$. Al dividir cada voltaje por su corriente, el resultado siempre es $6$. ¿Qué regla relaciona el empuje de la pila con la corriente que logra circular?

De esa misma igualdad se despejan las otras dos magnitudes:

$$I = \frac{V}{R} \qquad\qquad R = \frac{V}{I}$$
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Escriba la fórmula de la ley de Ohm y señale qué magnitud representa cada letra, indicando la unidad en que se mide cada una.

Escriba la fórmula de la ley de Ohm y señale qué magnitud representa cada letra, indicando la unidad en que se mide cada una.

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Por una resistencia de $5\ \Omega$ circula una corriente de $2\ \text{A}$. ¿Qué voltaje hay entre sus extremos?

Por una resistencia de $5\ \Omega$ circula una corriente de $2\ \text{A}$. ¿Qué voltaje hay entre sus extremos?

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Un bombillo de $6\ \Omega$ se conecta a una pila de $12\ \text{V}$. ¿Qué intensidad lo atraviesa?

Un bombillo de $6\ \Omega$ se conecta a una pila de $12\ \text{V}$. ¿Qué intensidad lo atraviesa?

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Calcular voltaje, corriente o resistencia

Según el dato que falte, usamos una de las tres formas de la fórmula. Juegue con el interactivo y fíjese cómo cambian los valores al mover los deslizadores.

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Al conectar el motor de un barco de juguete a una pila de $9\ \text{V}$, pasa por él una corriente de $3\ \text{A}$. ¿Cuál es la resistencia del motor?

Al conectar el motor de un barco de juguete a una pila de $9\ \text{V}$, pasa por él una corriente de $3\ \text{A}$. ¿Cuál es la resistencia del motor?

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El bombillo de una linterna tiene una resistencia de $9\ \Omega$ y está conectado a una pila de $4,5\ \text{V}$. ¿Qué intensidad pasa por él?

El bombillo de una linterna tiene una resistencia de $9\ \Omega$ y está conectado a una pila de $4,5\ \text{V}$. ¿Qué intensidad pasa por él?

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Una bombilla de $300\ \Omega$ se conecta a una pila de $9\ \text{V}$. Calcule la intensidad que la atraviesa y exprese el resultado en amperios y en miliamperios.

Una bombilla de $300\ \Omega$ se conecta a una pila de $9\ \text{V}$. Calcule la intensidad que la atraviesa y exprese el resultado en amperios y en miliamperios.

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Qué pasa si cambio el voltaje o la resistencia

La analogía hidráulica

Puede pensar el circuito como un tanque de agua con una tubería: la altura del tanque es el voltaje, el caudal es la intensidad y la estrechez de la tubería es la resistencia. Si estrecha la tubería con el mismo tanque, el caudal baja. Para recuperarlo hay que subir el tanque, o sea, aumentar el voltaje.

Practica★★☆Sin empezar
Un circuito tiene una pila de $6\ \text{V}$ y una resistencia de $3\ \Omega$. a) Calcule la intensidad que circula. b) Si cambiamos la resistencia por una de…

Un circuito tiene una pila de $6\ \text{V}$ y una resistencia de $3\ \Omega$.

  1. a) Calcule la intensidad que circula.
  2. b) Si cambiamos la resistencia por una de $6\ \Omega$, ¿cuál es ahora la intensidad?
  3. c) Explique qué le ocurre a la corriente cuando la resistencia se hace el doble manteniendo la misma pila.
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Practica★★☆Sin empezar
Dos bombillas, una de $45\ \Omega$ y otra de $90\ \Omega$, se conectan por separado a la misma pila de $9\ \text{V}$. a) Calcule la intensidad que atraviesa cada una. b)…

Dos bombillas, una de $45\ \Omega$ y otra de $90\ \Omega$, se conectan por separado a la misma pila de $9\ \text{V}$.

  1. a) Calcule la intensidad que atraviesa cada una.
  2. b) ¿Cuál brilla más? Razone la respuesta relacionando resistencia y corriente.
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Use la analogía hidráulica (altura del tanque = voltaje, caudal = intensidad, estrechez de la tubería = resistencia): a) Explique por qué al aumentar la resistencia de…

Use la analogía hidráulica (altura del tanque = voltaje, caudal = intensidad, estrechez de la tubería = resistencia):

  1. a) Explique por qué al aumentar la resistencia de un circuito disminuye la corriente si el voltaje no cambia.
  2. b) Compruébelo con números: calcule la intensidad para una pila de $12\ \text{V}$ con resistencias de $6\ \Omega$ y de $12\ \Omega$.
  3. c) Tras «estrechar la tubería», ¿qué podría hacer con el «tanque» para recuperar el caudal inicial? ¿A qué equivale eso en el circuito?
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Resistencias que no cumplen la ley de Ohm

Si repetimos las medidas con el filamento de un bombillo incandescente, al pasar de $3\ \text{V}$ a $6\ \text{V}$ la corriente no se duplica: sube mucho menos de lo esperado. ¿Por qué en algunos dispositivos la relación entre voltaje y corriente deja de ser constante?

Gráfica de corriente contra voltaje que compara la recta de una resistencia que cumple la ley de Ohm con la curva de un bombillo incandescente, que se aplana al subir el voltaje corriente I (A) voltaje V (V) 0 resistencia: recta I proporcional a V bombillo: se curva la resistencia aumenta
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Medimos la corriente que atraviesa una resistencia aplicando distintos voltajes, como recoge la gráfica: con $2\ \text{V}$ pasan $0,5\ \text{A}$; con $4\ \text{V}$,…

Medimos la corriente que atraviesa una resistencia aplicando distintos voltajes, como recoge la gráfica: con $2\ \text{V}$ pasan $0,5\ \text{A}$; con $4\ \text{V}$, $1\ \text{A}$; y con $6\ \text{V}$, $1,5\ \text{A}$.

2468 0,511,5 Voltaje (V)Intensidad (A) R = ?
  1. a) Calcule el valor de la resistencia en cada medición.
  2. b) ¿Qué concluye?
  3. c) Prediga la intensidad que mediremos si aplicamos $12\ \text{V}$.
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En un experimento con una bombilla de filamento obtiene, como recoge la gráfica: con $2\ \text{V}$ pasan $0,5\ \text{A}$; con $4\ \text{V}$, $0,8\ \text{A}$; y con…

En un experimento con una bombilla de filamento obtiene, como recoge la gráfica: con $2\ \text{V}$ pasan $0,5\ \text{A}$; con $4\ \text{V}$, $0,8\ \text{A}$; y con $6\ \text{V}$, $1\ \text{A}$.

Gráfica de intensidad frente a voltaje en una bombilla de filamento 2 4 6 8 0,5 1 1,5 Voltaje (V) Intensidad (A)
  1. a) Calcule la resistencia aparente de la bombilla en cada caso.
  2. b) ¿Cumple la bombilla la ley de Ohm, es decir, mantiene constante su resistencia?
  3. c) Sabiendo que el filamento se pone al rojo al brillar, proponga una explicación para lo observado.
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Practica★★★Sin empezar
Con una pila de $9\ \text{V}$ medimos la corriente para varias resistencias: con $3\ \Omega$ pasan $3\ \text{A}$; con $9\ \Omega$, $1\ \text{A}$; y con $18\ \Omega$,…

Con una pila de $9\ \text{V}$ medimos la corriente para varias resistencias: con $3\ \Omega$ pasan $3\ \text{A}$; con $9\ \Omega$, $1\ \text{A}$; y con $18\ \Omega$, $0,5\ \text{A}$.

  1. a) Compruebe que las tres medidas cumplen la ley de Ohm.
  2. b) Prediga la intensidad para una resistencia de $45\ \Omega$.
  3. c) ¿Qué resistencia habría que conectar para que circularan $0,1\ \text{A}$?
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Proteger un circuito con una resistencia

Esquema de un circuito en serie con una pila, una resistencia de protección y un LED, con el sentido convencional de la corriente que sale del polo positivo de la pila R de protección R pila + − LED sentido convencional de la corriente I

En el dibujo, la corriente sale del polo $+$ de la pila, pasa por la resistencia, atraviesa el LED y regresa por el cable de abajo al polo $-$.

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El hilo de una maqueta se funde si por él circulan más de $2\ \text{A}$, y lo alimentamos con una pila de $12\ \text{V}$. a) ¿Qué resistencia mínima debe tener el…

El hilo de una maqueta se funde si por él circulan más de $2\ \text{A}$, y lo alimentamos con una pila de $12\ \text{V}$.

  1. a) ¿Qué resistencia mínima debe tener el circuito para que el hilo no se funda?
  2. b) ¿Qué ocurre si colocamos una resistencia de $4\ \Omega$? Justifíquelo con el cálculo.
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Un LED de juguete admite como máximo $0,02\ \text{A}$; si pasa más corriente, se quema. Lo conectamos a una pila de $9\ \text{V}$ con una resistencia de protección en el…

Un LED de juguete admite como máximo $0,02\ \text{A}$; si pasa más corriente, se quema. Lo conectamos a una pila de $9\ \text{V}$ con una resistencia de protección en el mismo camino, como se muestra en la figura.

9 VR = ?LED
  1. a) ¿Qué valor mínimo debe tener esa resistencia?
  2. b) ¿Qué pasaría si conectáramos el LED directamente a la pila, sin resistencia? Explíquelo usando la ley de Ohm.
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Dos resistencias una tras otra (en serie)

¿Qué pasa si en el mismo camino pone una segunda resistencia a continuación de la primera? Las cargas tienen que cruzar las dos, así que el camino ofrece más dificultad. Es lo que ocurre en una serie navideña: si se funde un foco, se apaga toda la serie.

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Una resistencia desconocida se conecta a una pila de $24\ \text{V}$ y el amperímetro marca $1,5\ \text{A}$, como se muestra en la figura. a) Calcule el valor de la…

Una resistencia desconocida se conecta a una pila de $24\ \text{V}$ y el amperímetro marca $1,5\ \text{A}$, como se muestra en la figura.

A 24 VR = ?1,5 A
  1. a) Calcule el valor de la resistencia.
  2. b) ¿Qué marcaría el amperímetro si la cambiáramos a una pila de $8\ \text{V}$?
  3. c) Volvemos a la pila de $24\ \text{V}$ y colocamos una segunda resistencia idéntica a continuación de la primera, por el mismo camino. Razone qué ocurre con la resistencia total y calcule la nueva intensidad.
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Vuelva al principio: al poner dos pilas, el voltaje se duplica y, con la misma resistencia, la corriente también; el filamento del bombillo recibió más corriente de la que soporta y se fundió.

Resumen

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