Ley de Ohm

 

DEFINICIÓN DE LA LEY DE OHM

En todo circuito eléctrico se puede determinar el parámetro intensidad de corriente eléctrica conociendo la resistencia y la tensión aplicada en el circuito.

George Simon Ohm determinó experimentalmente que la intensidad viene dada por la relación tensión sobre resistencia:

I = E / R

Es decir que conociendo dos de estos tres parámetros podemos hallar el tercero. Así:

E= I x R R = E / I

IMPORTANCIA PRÁCTICA

Es una de las leyes más importantes de la electricidad. Con ella se resuelven numerosos problemas de la vida real e introduce una nueva forma para obtener otro nuevo parámetro como lo es la potencia eléctrica, que viene dado por la expresión:

P= I2 x R o bien P = E x I

y su unidad es el vatio.

CÁLCULOS Y APLICACIONES

Mediante la aplicación de la Ley de Ohm podemos efectuar cálculos sencillos relacionados con la vida cotidiana.

Ejemplos:

1. ¿Cuál será la intensidad que circula por un calentador conectado a una red de 110 voltios y que tiene una resistencia de 11 ohmios?

Datos:

E = 110 Voltios

R = 11 Ohmios

I = ?

Solución:

I = E / R = 110 Voltios / 11 0hmios

I = 10 Amperes

Esto significa que por el calentador están circulando 10 amperes que son los que producen fricción en la resistencia y este calor se aprovecha para calentar el agua.

2. ¿Cuál será la resistencia de un bombillo que alumbra una habitación y que al medir la intensidad con un amperímetro marca 0,54 amperes?

Datos:

E= 110 Voltios (tensión de la casa)

I = 0,54 Amperes

R = ?

Solución:

R = E / I = 110Voltios / 0,54 Amperes

R =204 Ohmios aproximadamente

Una aplicación de la Ley de Ohm, es para medir resistencias desconocidas utilizando un voltímetro y un amperímetro (Método del voltímetro y amperímetro).

Ejemplo: El Metro de Caracas desea medir el coeficiente de resistividad de una goma que se utilizará para colocar en el piso de los andenes

El procedimiento a seguir es el siguiente:

Se toma una muestra de forma circular de la goma del piso (de aproximadamente 8 cm, de diámetro).

Se le aplica a la muestra una diferencia de potencial de 300 voltios, en corriente continua, de una fuente a través de un par de electrodos circulares

Se coloca un amperímetro en serie con la goma para medir la intensidad.

Se mide con un voltímetro la caída de voltaje en la goma, así como se muestra en la figura.

Con el amperímetro y voltímetro se obtienen los parámetros: intensidad y tensión.

Aplicando la Ley de Ohm obtenemos R

De la fórmula R = ρ x (l / s), vista anteriormente en la Actividad Valorativa anterior, despejamos la resistividad ρ = (R x s) / l

NOTA: s y l dependen de la muestra de la goma cuya resistividad se mida.

POTENCIA ELÉCTRICA

Es el trabajo realizado por la diferencia de potencial de 1 voltio que mueve la carga de 1 coulombio en la unidad de tiempo de 1 segundo. Este trabajo elemental se denomina vatio que es la unidad de potencia eléctrica.

Como: 1 coulombio por 1 segundo es 1 ampere

Entonces: La potencia en vatios será igual al producto de voltios por amperes

Potencia Tensión x Intensidad

(vatios)= (voltios) x (amperes)

y simbólicamente         P = E x I

NOTA: La potencia se simboliza con P o más generalmente con W en honor a James Watt

CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Es el uso que se hace de la electricidad tanto en los hogares como en la comunidad, en la industria, en el campo, etc…

El consumo es controlado por las compañías que suministran la energía a través de un servicio de pago obligatorio.

El pago del servicio se hace en base a los kilovatios-hora consumidos por el usuario y que se registran en un contador electrónico (“el medidor”) que tiene cada suscriptor.

Existen varias tarifas de pago, dependiendo del tipo de tensión requerida: alta, media y baja. Estas tarifas son autorizadas por el Gobierno Nacional.

UNIDADES

La unidad de potencia eléctrica es el vatio.

1 vatio=1 voltio x 1 ampere 

ó 1 vatio = 1 Joule / 1 s

Son múltiplos del vatio:

el Kilovatio (1.000 vatios)

el Megavatio (1.000.000 vatios)

CONVERSIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A CALÓRICA

La potencia suministrada por una fuente de energía se convierte en una cierta cantidad dada por Q.

Así: P= Q / t es decir, Trabajo / Tiempo en que se realiza el Trabajo

Como P= I2 x R entonces I2 x R = Q / t, despejando obtenemos Q = I2 x R x t

El trabajo en Joules necesario para mover la unidad de carga q (coulomb), desde un punto a otro de un circuito eléctrico, se transforma en calor al pasar por el conductor de R (Ω). Esto se conoce como Efecto Joule Tomando en cuenta que 1 Joule equivale a 0,24 calorías tenemos que:

Calor = Q = 0,24 x R x I2 x t

Donde:

Q es la cantidad de calor

R es la resistencia del circuito I es la intensidad de corriente del circuito

I es la intensidad de corriente del circuito

t es el tiempo que dura el paso de la corriente por el circuito.

APLICACIONES

La aplicación más común es la de calentar el conductor para utilizar el calor generado Algunos electrodomésticos se diseñan según esta Ley (efecto Joule):

Unos intercambian el calor con el aire: como por ejemplo: los secadores de pelo, las planchas eléctricas, las cocinas eléctricas, etc...

Otros intercambian el calor con el agua; como por ejemplo: los calentadores de agua, los calentadores al Baño María, etc...

NOTA: El aire y el agua son disipadores del calor. Si un artefacto diseñado para disipar el calor con aire se deja conectado a la red puede durar mucho tiempo sin quemarse; en cambio un artefacto diseñado para disipar el calor por agua si se le retira el agua y se le deja conectado a la red éste se destruye totalmente en poco tiempo

El efecto Joule se toma muy en cuenta en el diseño de protecciones eléctricas, como lo son: fusibles, termostatos, breakers, etc…

AHORRO EN EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA 

1. El ahorro de energía es dar el uso correcto a la electricidad. Esto consiste en:

2. Utilizar la luz de los bombillos solamente cuando es necesaria la iluminación de un determinado ambiente y no dejarla prendida sin utilizarla.

3. El uso adecuado de la plancha lo cual significa realizar un planchado de toda la ropa una sola vez a la semana y no encender la plancha cada día para plancha una o dos prendas

4. Utilizar el calentador de agua en forma adecuada no malgastando el agua caliente apagarlo si se está mucho tiempo fuera de casa o si se va el agua.

5. Evitar el continuo abrir y cerrar de la nevera ya que el termostato acciona con más frecuencia el compresor a causa de la disminución de la temperatura dentro de la nevera.

6. No tener televisores, radios, tocadiscos, etc. energizados si no se están utilizando el momento.

7. Mantener enchufes, tomacorrientes, apagadores, conexiones, etc., en perfectas condiciones, lo cual significa que no suelten chispas al utilizarlos

8. Darle a la secadora de ropa un uso similar al de la plancha para evita exceso de consumo

NOTA. Los electrodomésticos que más energía consumen son plancha, secador, calentador de agua y cocina eléctrica.

NORMAS DE SEGURIDAD E HIGIENE

1. No introduzca destornilladores, alambres o cualquier otro objeto metálico en los tomacorrientes Cerciórese que todos los electrodomésticos que trabajan con agua (lavadora, secadora, termo, ducha eléctrica, nevera) tengan conectada la carcasa a un punto de tierra, que puede ser la tubería de agua

2. En casos de incendio o conato de incendio de un electrodoméstico desconecte inmediatamente breaker principal

3. Nunca trate de reparar ningún artefacto eléctrico si no está debidamente preparado. En caso contrario llame a un electricista.

4. Nunca deje recipientes con agua sobre artefactos eléctricos ya que puede producirse un cortocircuito de grandes proporciones.

5. Mantenga en perfectas condiciones los cables de alimentación de todos los artefactos eléctricos para evitar posibles cortocircuitos o una descarga eléctrica innecesaria

6. Cada vez que se vaya a reemplazar una lámpara un tomacorriente, un interruptor o cualquier otro dispositivo eléctrico, desconecte la red.