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Energía · Los circuitos eléctricos

La ley de Ohm

Imagina que enchufas el cargador de tu celular en un outlet de 120 V y te preguntas por qué no pasa una corriente enorme. Ya sabes que el voltaje empuja, la resistencia frena y la corriente es lo que circula. Pero las tres están relacionadas por una fórmula tan útil que tiene nombre propio: la ley de Ohm.

La fórmula: V = I·R

En el laboratorio de física, Emma conecta un hilo metálico a varias pilas y anota: a $1.5\ \text{V}$ circulan $0.25\ \text{A}$; a $3\ \text{V}$ pasan $0.50\ \text{A}$; a $4.5\ \text{V}$ se miden $0.75\ \text{A}$. Al dividir cada voltaje entre su corriente, el resultado es siempre $6$. ¿Qué ley matemática universal relaciona el empuje de la pila con la corriente que logra circular?

Medidas del laboratorio del principio: voltaje frente a corriente. Los tres puntos están en una recta que pasa por el origen y V / I vale siempre 6 Ω. I (A) V (V) 0.250.50.75 1.534.5 1.5 / 0.25 = 3 / 0.50 = 4.5 / 0.75 = 6 pendiente de la recta: R = 6 Ω

De esa misma igualdad se pueden despejar las otras dos magnitudes:

$$I = \frac{V}{R} \qquad\qquad R = \frac{V}{I}$$

En una gráfica $V$–$I$, la pendiente de la recta es la resistencia $R$.

Practica★☆☆Sin empezar
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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Una resistencia de $20\ \Omega$ es recorrida por una corriente de $0.3\ \text{A}$. Calcula el voltaje entre sus extremos.

Una resistencia de $20\ \Omega$ es recorrida por una corriente de $0.3\ \text{A}$. Calcula el voltaje entre sus extremos.

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Calcular voltaje, intensidad o resistencia

Según el dato que falte, usamos una de las tres formas de la fórmula. Juega con el interactivo y fíjate en cómo cambian el amperímetro y el voltímetro 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
Una bombilla de $300\ \Omega$ se conecta a una pila de $9\ \text{V}$. Calcula la intensidad que la atraviesa y expresa el resultado en amperios y en miliamperios.

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

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Practica★★☆Sin empezar
Por el zumbador de un timbre, conectado a $4.5\ \text{V}$, circulan $300\ \text{mA}$. a) Expresa esa intensidad en amperios. 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 amperios.
  2. b) Calcula la resistencia del zumbador.
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Practica★★☆Sin empezar
Un cargador USB da $5\ \text{V}$ y alimenta un accesorio de $250\ \Omega$. Calcula la corriente que suministra y exprésala en amperios y en miliamperios.

Un cargador USB da $5\ \text{V}$ y alimenta un accesorio de $250\ \Omega$. Calcula la corriente que suministra y exprésala en amperios y en miliamperios.

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Qué pasa si cambio el voltaje o la resistencia

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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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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La analogía del circuito de agua

Puedes imaginar el circuito como un sistema de agua: la altura del depósito es el voltaje, el caudal es la corriente y la estrechez de la tubería es la resistencia. Si estrechas la tubería (más resistencia) con el mismo depósito, el caudal baja. Para recuperarlo, subes el depósito, es decir, aumentas el voltaje.

Practica★★★Sin empezar
Sofía dice: «Si duplicamos el voltaje, la intensidad también se duplica». Mateo responde: «No, se hace la mitad». a) ¿Quién tiene razón si la resistencia no cambia? b)…

Sofía dice: «Si duplicamos el voltaje, la intensidad también se duplica». Mateo 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
Usa la analogía hidráulica (altura del depósito = voltaje, caudal = intensidad, estrechez de la tubería = resistencia): a) Explica por qué al aumentar la resistencia de…

Usa la analogía hidráulica (altura del depósito = 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 batería de $12\ \text{V}$ con resistencias de $6\ \Omega$ y de $12\ \Omega$.
  3. c) Tras «estrechar la tubería», ¿qué podrías hacer con el «depósito» para recuperar el caudal inicial? ¿A qué equivale eso en el circuito?
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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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El foco de una linterna tiene una resistencia de $9\ \Omega$ y está conectado a una pila de $4.5\ \text{V}$. ¿Qué intensidad de corriente pasa por él?

El foco de una linterna tiene una resistencia de $9\ \Omega$ y está conectado a una pila de $4.5\ \text{V}$. ¿Qué intensidad de corriente pasa por él?

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Resistencias que no cumplen la ley de Ohm

Si repetimos las medidas anteriores pero conectando el filamento de una bombilla clásica, descubrimos que al duplicar el voltaje de $3\ \text{V}$ a $6\ \text{V}$ la corriente no se duplica, sino que sube mucho menos de lo esperado. ¿Por qué en algunos dispositivos la relación entre voltaje e intensidad deja de ser constante?

Gráfica de corriente frente a voltaje que compara la línea recta de un resistor óhmico con la curva de una bombilla incandescente, que se aplana al subir el voltaje corriente I (A) voltaje V (V) 0 resistor: recta I proporcional a V bombilla: se curva la resistencia aumenta
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Medimos la corriente que atraviesa una resistencia aplicando distintos voltajes, como muestra 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 muestra 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 medida.
  2. b) ¿Qué concluyes?
  3. c) Predice la intensidad que mediremos si aplicamos $12\ \text{V}$.
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En un experimento con una bombilla 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 una bombilla 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 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, 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 batería, un resistor de protección y un diodo LED, con el sentido de la corriente convencional R protección R batería + − LED sentido convencional de la corriente I

Resistencias una a continuación de otra

Si pones dos resistencias por el mismo camino (en serie), sus resistencias se suman: $R_{total} = R_1 + R_2$. Por eso se reduce la corriente: hay más dificultad para las cargas.

Practica★☆☆Sin empezar
Por una resistencia conectada a una pila de $1.5\ \text{V}$ circula una corriente de $0.5\ \text{A}$. ¿Cuánto vale la resistencia?

Por una resistencia conectada a una pila de $1.5\ \text{V}$ circula una corriente de $0.5\ \text{A}$. ¿Cuánto vale la resistencia?

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Practica★☆☆Sin empezar
El ventilador de una computadora funciona a $12\ \text{V}$ y tiene una resistencia de $60\ \Omega$. ¿Qué corriente consume?

El ventilador de una computadora funciona a $12\ \text{V}$ y tiene una resistencia de $60\ \Omega$. ¿Qué corriente consume?

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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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Practica★★★Sin empezar
El hilo de una maqueta se funde si por él circulan más de $2\ \text{A}$, y la 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 la 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 $4\ \Omega$? 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? Explica usando la ley de Ohm.
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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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Resumen

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