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Energía · Los circuitos eléctricos

La ley de Ohm

Te conviene dominar: Circuitos eléctricos básicos (9.° grado de Secundaria Básica)

Durante un apagón en La Habana, Daniela conecta el bombillo de su linterna a una pila y brilla bien. Su hermano Alejandro 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? Ya sabes que la tensión 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: U = 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 tensión 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:

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

Escribe la fórmula de la ley de Ohm y señala 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 tensión, corriente o resistencia

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

Practica★☆☆Sin empezar
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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Practica★☆☆Sin empezar
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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Practica★★☆Sin empezar
Un bombillo de $300\ \Omega$ se conecta a una pila de $9\ \text{V}$. Calcula la intensidad que lo atraviesa y expresa el resultado en amperes y en miliamperes.

Un bombillo de $300\ \Omega$ se conecta a una pila de $9\ \text{V}$. Calcula la intensidad que lo atraviesa y expresa el resultado en amperes y en miliamperes.

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Qué pasa si cambio la tensión o la resistencia

La analogía hidráulica

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

Practica★★☆Sin empezar
Un circuito tiene una pila de $6\ \text{V}$ y una resistencia de $3\ \Omega$. a) Calcula 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) Calcula la intensidad que circula.
  2. b) Si cambiamos la resistencia por una de $6\ \Omega$, ¿cuál es ahora la intensidad?
  3. c) Explica 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 batería de $9\ \text{V}$. a) Calcula la intensidad que atraviesa cada una.…

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

  1. a) Calcula la intensidad que atraviesa cada una.
  2. b) ¿Cuál brilla más? Razona la respuesta relacionando resistencia y corriente.
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Andrea dice: «Si duplicamos el voltaje, la intensidad también se duplica». Bruno responde: «No, se hace la mitad». a) ¿Quién tiene razón si la resistencia no cambia? b)…

Andrea dice: «Si duplicamos el voltaje, la intensidad también se duplica». Bruno responde: «No, se hace la mitad».

  1. a) ¿Quién tiene razón si la resistencia no cambia?
  2. b) Compruébalo calculando la intensidad que atraviesa una resistencia de $8\ \Omega$ con $8\ \text{V}$ y con $16\ \text{V}$.
  3. c) Escribe una frase que resuma la relación entre voltaje e intensidad según la ley de Ohm.
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Usa la analogía hidráulica (altura del tanque = voltaje, caudal = intensidad, estrechez de la tubería = resistencia): a) Explica por qué al aumentar la resistencia de un…

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

  1. a) Explica por qué al aumentar la resistencia de un circuito disminuye la corriente si el voltaje no cambia.
  2. b) Compruébalo con números: calcula 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 podrías 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 tensión y corriente deja de ser constante?

Gráfica de corriente contra tensión que compara la recta de un resistor que cumple la ley de Ohm con la curva de un bombillo incandescente, que se aplana al subir la tensión corriente I (A) tensión U (V) 0 resistencia: recta I proporcional a U bombillo: se curva la resistencia aumenta
Practica★★★Sin empezar
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) Calcula el valor de la resistencia en cada medición.
  2. b) ¿Qué concluyes?
  3. c) Predice la intensidad que mediremos si aplicamos $12\ \text{V}$.
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En un experimento con un bombillo de filamento obtienes, 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 un bombillo de filamento obtienes, 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) Calcula la resistencia aparente del bombillo en cada caso.
  2. b) ¿Cumple el bombillo la ley de Ohm, es decir, mantiene constante su resistencia?
  3. c) Sabiendo que el filamento se pone al rojo al brillar, propón una explicación para lo observado.
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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) Comprueba que las tres medidas cumplen la ley de Ohm.
  2. b) Predice 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 $-$.

Practica★★★Sin empezar
El hilo de una maqueta se funde si por él circulan más de $2\ \text{A}$, y la alimentamos con una batería 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 la alimentamos con una batería 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 $4\ \Omega$? Justifícalo 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? Explícalo usando la ley de Ohm.
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Dos resistencias una tras otra (en serie)

¿Qué pasa si en el mismo camino pones una segunda resistencia a continuación de la primera? Las cargas tienen que cruzar las dos, así que el camino ofrece más dificultad.

Practica★★★Sin empezar
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) Calcula 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) Calcula 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. Razona qué ocurre con la resistencia total y calcula la nueva intensidad.
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Ley de Ohm para un circuito completo

Una noche de apagón, la linterna de Daniela alumbra cada vez menos aunque la pila "marca" lo mismo que al comprarla. ¿Por qué? Porque la pila también opone resistencia al paso de la corriente.

Circuito con una pila de fuerza electromotriz ε y resistencia interna r conectada en serie con un resistor R r (interna) R ε pila real: fuerza electromotriz ε y resistencia r

¿Por qué? Las cargas deben cruzar el resistor y también la propia pila, así que las dos resistencias se suman. Parte de la energía se "pierde" dentro de la pila: es la caída interna de tensión $I \cdot r$.

Practica★★☆Sin empezar
Por el zumbador de un timbre, conectado a $4,5\ \text{V}$, circulan $300\ \text{mA}$. a) Expresa esa intensidad en amperes. b) Calcula la resistencia del zumbador.

Por el zumbador de un timbre, conectado a $4,5\ \text{V}$, circulan $300\ \text{mA}$.

  1. a) Expresa esa intensidad en amperes.
  2. b) Calcula la resistencia del zumbador.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Una resistencia de $9\ \Omega$ necesita que la atraviesen $0,5\ \text{A}$ para funcionar correctamente. a) ¿Qué voltaje hay que aplicarle? b) ¿Nos sirve una batería…

Una resistencia de $9\ \Omega$ necesita que la atraviesen $0,5\ \text{A}$ para funcionar correctamente.

  1. a) ¿Qué voltaje hay que aplicarle?
  2. b) ¿Nos sirve una batería rectangular de $4,5\ \text{V}$? Justifícalo con el cálculo.
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Vuelve al principio: al poner dos pilas, la tensión se duplica y, con el mismo bombillo (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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