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9° grado · Física
La energía · Los circuitos eléctricos

La ley de Ohm

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 de la escuela 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 voltaje, 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.

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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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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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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.
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Qué pasa si cambio el voltaje 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 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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Con una pila de $5\ \text{V}$ conectada a una resistencia de $10\ \Omega$ circula cierta corriente. a) Calcúlala. b) ¿Qué intensidad circularía con una pila de…

Con una pila de $5\ \text{V}$ conectada a una resistencia de $10\ \Omega$ circula cierta corriente.

  1. a) Calcúlala.
  2. b) ¿Qué intensidad circularía con una pila de $10\ \text{V}$ y la misma resistencia?
  3. c) ¿Cómo cambia la corriente al duplicar el voltaje? Relaciónalo con la ley de Ohm.
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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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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) 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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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 una resistencia 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
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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) 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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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 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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Queremos que por un bombillo de $10\ \Omega$ circulen $1,2\ \text{A}$. a) ¿Qué voltaje hay que aplicarle? b) Si solo tenemos una pila de $6\ \text{V}$, ¿qué resistencia…

Queremos que por un bombillo de $10\ \Omega$ circulen $1,2\ \text{A}$.

  1. a) ¿Qué voltaje hay que aplicarle?
  2. b) Si solo tenemos una pila de $6\ \text{V}$, ¿qué resistencia debería tener el bombillo para que pasara esa misma corriente?
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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.

Vuelve al principio: al poner dos pilas, la tensión 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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