Limitaciones y Aplicaciones de la Ley de Ohm

La ley de Ohm es una relación entre tres fenómenos físicos: corriente, voltaje y resistencia. Esta relación fue introducida por el físico alemán George Simon Ohm. Por eso la ley es bien conocida como la ley de Ohm. Establece que la cantidad de corriente constante a través de una gran cantidad de materiales es directamente proporcional a la diferencia de potencial, o voltaje, a través de los materiales. Así, si se triplica el voltaje V (en unidades de voltios) entre dos extremos de un alambre hecho de uno de estos materiales, la corriente I (en amperios) también se triplica; y el cociente V/I permanece constante. El cociente V/I de una determinada pieza de material se denomina resistencia, R, medida en unidades denominadas ohmios.  

• Corriente: La corriente se define como el flujo de carga positiva de una fuente a una fuente de carga negativa. Las unidades de corriente son C/s para la cantidad de carga (C/Colomb) que viaja por unidad de tiempo (segundo). El amperio (A) es la unidad común de corriente igual a 1 C/s y el símbolo de corriente es I. 
• Voltaje: El voltaje es la fuerza impulsora de la corriente, es la fuerza electromotriz que empuja los electrones libres de un átomo a otro en la misma dirección. También se conoce como diferencia de potencial. El voltaje se mide en la unidad Volt (V).
• Resistencia: La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al flujo de corriente eléctrica. Su cantidad recíproca es la conductancia eléctrica. La unidad de resistencia es el ohmio.

Para cualquier corriente, voltaje y resistencia, la ley de Ohm se define como:

V = I·R

Declaración de la Ley de Ohm

A temperatura constante, la corriente a través de una resistencia ideal es directamente proporcional al voltaje aplicado a través de la resistencia. La constante de proporcionalidad se escribe como R y este es el valor de resistencia de la resistencia.

El criterio principal para la ley de Ohm es mantener la resistencia constante porque la proporcionalidad constante en la relación es la resistencia R. Pero sabemos que la variación de la temperatura afecta el valor de la resistencia, por lo que para mantener la resistencia constante durante los experimentos de la ley de Ohm, se considera la temperatura. constante.

Limitaciones de la Ley de Ohm

1. La ley de Ohm no se aplica a elementos eléctricos unilaterales como diodos y transistores, ya que permiten que la corriente fluya en una sola dirección.
2. Para elementos eléctricos no lineales con parámetros como capacitancia, resistencia, etc. el voltaje y la corriente no serán constantes con respecto al tiempo dificultando el uso de la ley de Ohm. Los elementos no lineales son aquellos que no tienen una corriente exactamente proporcional al voltaje aplicado, lo que significa que el valor de resistencia de esos elementos cambia para diferentes valores de voltaje y corriente. Ejemplos de elementos no lineales son tiristores, arco eléctrico, etc.
3. La relación entre V e I depende del signo de V(+ o -). En otras palabras, si I es la corriente para un cierto V, entonces al invertir la dirección de V manteniendo fija su magnitud, no se produce una corriente de la misma magnitud que I en la dirección opuesta. Esto sucede por ejemplo en el caso de un diodo.
4. La ley de Ohm solo es aplicable en conductores metálicos. Por lo que no funcionará en el caso de conductores no metálicos.

Aplicaciones de la ley de Ohm en la vida diaria

La ley de Ohm puede determinar el voltaje aplicado en un circuito, el valor de la resistencia y la corriente que fluye a través del circuito. Con la ayuda de los tres valores anteriores, podemos encontrar el valor de otros factores como la resistividad y muchos más. Algunas aplicaciones diarias de la ley de Ohm:

• En fusibles: Para proteger un circuito se utilizan fusibles y disyuntores. Estos están conectados en serie con los aparatos eléctricos. La ley de Ohm nos permite encontrar el valor de la corriente que podría fluir a través de los fusibles. Si el valor actual es demasiado grande, podría dañar el circuito e incluso provocar la explosión del dispositivo electrónico.
• Para saber el consumo de energía: Los calentadores eléctricos tienen una bobina de metal de alta resistencia que permite el paso de cierta cantidad de corriente a través de ellos para proporcionar el calor necesario. Usando esta ley, se determina la potencia que se le debe dar a los calentadores.
• Para controlar la velocidad de los ventiladores: Moviendo el regulador al final desde el principio, podemos regular la velocidad de los ventiladores de nuestras casas. Al controlar la resistencia a través del regulador, aquí se gestiona la corriente que fluye a través del ventilador. Podemos medir la resistencia, la corriente y, por lo tanto, la potencia que fluye a través de la Ley de Ohm para cualquier valor particular de la entrada.
• Para decidir el tamaño de las resistencias: los aparatos eléctricos como las teteras eléctricas y las planchas tienen muchas resistencias en su interior. Para proporcionar la cantidad necesaria de calor, las resistencias restringen la cantidad de corriente que puede fluir a través de ellas. Mediante el uso de la ley de Ohm, se define el tamaño de las resistencias incluidas en ellos.

Problemas de muestra

Problema 1: ¿Cuál es la corriente que fluye en una bombilla de 75 W conectada a 120 V?

Solución: 

Hemos dado el valor de potencia (P = 75W) y el valor de Voltaje (V = 120V). 

Queremos encontrar el valor de la corriente I.

Usando la ley de Ohm,

P = VI

o

yo = p/v

  = 75 / 120

  = 0,625 A.

Problema 2: Si la resistencia de una plancha eléctrica es de 100 Ω y por la resistencia fluye una corriente de 4,2 A. Encuentre el voltaje entre dos puntos.

Solución:

Si se nos pide que calculemos el valor del voltaje con el valor de la corriente y la resistencia que nos dan, entonces cubra V en el triángulo. Ahora, nos quedamos con I y R o más precisamente I × R.

Por lo tanto, usamos la siguiente fórmula para calcular el valor de V:

V = yo × R

Sustituyendo los valores en la ecuación, obtenemos

V = 4,2 A × 100 = 420 V

V = 420 V

Problema 3: una fuente EMF de 10,0 V está conectada a un aparato eléctrico puramente resistivo. A través de él fluye una corriente eléctrica de 1,0 A. Considere que los cables conductores no tienen resistencia. Calcular la resistencia que ofrece el aparato eléctrico.

Solución:

Cuando se nos pide que averigüemos el valor de la resistencia cuando se dan los valores de voltaje y corriente, cubrimos R en el triángulo. Esto nos deja solo V e I, más precisamente V/I.

Sustituyendo los valores en la ecuación, obtenemos

R = V / yo

R = 10 V / 1 A = 10 Ω

R = 10 Ω

Problema 4: encuentre la corriente I a través de una resistencia de resistencia R = 3 Ω si el voltaje a través de la resistencia es de 9 V.

Solución:

Sustituye R por 2 y V por 6 en la ley de Ohm V = R I.

9 = 3 yo

Resuelve para yo,

yo = 9 / 3 = 3 A

Problema 5: En el siguiente circuito, las resistencias R1 y R2 están en serie y tienen resistencias de 5 Ω y 10 Ω, respectivamente. El voltaje a través de la resistencia R ₁ es igual a 4 V. Encuentre la corriente que pasa a través de la resistencia R2 y el voltaje a través de la misma resistencia.

Solución:

Usamos la ley de Ohm V = RI para encontrar la corriente I1 que pasa por R1.

4 = 5 yo ₁

Resolver para I ₁

1 = ₄ / 5 = 0,8 A

Las dos resistencias están en serie y, por lo tanto, pasa la misma corriente a través de ellas. Por lo tanto, la corriente I ₂ a través de R ₂ es igual a 0,8 A.

Ahora usamos la ley de Ohm para encontrar el voltaje V ₂ a través de la resistencia R ₂ .

V ₂ = R ₂ yo ₂ = 10 (0,8) = 8 V

Problema 6: En el siguiente circuito, las resistencias R ₁ y R ₂ están en paralelo y tienen resistencias de 8 Ω y 4 Ω, respectivamente. La corriente que pasa por R ₁ es de 0,2 A. Encuentre el voltaje en la resistencia R ₂ y la corriente que pasa por la misma resistencia.

Solución:

Use la ley de Ohm V = RI para encontrar el voltaje V1 a través de la resistencia R ₁ .

V1 = ₈ (0,2) = 1,6 V

El voltaje en la resistencia R ₁ y el voltaje en la resistencia R ₂ son iguales porque R ₁ y R ₂ están en paralelo.

Ahora usamos la ley de Ohm para encontrar la corriente I ₂ que pasa a través de la resistencia R ₂ .

1.6 = 4 1 ₂

Resolver para I ₂

Yo ₂ = 1,6 / 4 = 0,4 A

Problema 7: La corriente que pasa a través de una resistencia en un circuito es de 0,01 A cuando el voltaje a través de la misma resistencia es de 5 V. ¿Qué corriente pasa a través de esta resistencia cuando el voltaje a través de ella es de 7,5 V?

Solución:

Use la ley de Ohm V = RI para encontrar la resistencia R en este circuito.

5 = R (0,01)

Resolver para R

R = 5 / 0,01 = 500 Ω

Ahora usamos la ley de Ohm V = RI y el valor de R para encontrar la corriente cuando el voltaje es 7.5.

7,5 = 500 l

resolver para yo

Yo = 7,5 / 500 = 0,015 A

Problema 8: Encuentra la corriente de un circuito eléctrico que tiene una resistencia de 100 Ohmios y un voltaje de suministro de 10 Voltios.

Solución:

Dado que, 

V = 10 V

R = 100 Ω

Por lo tanto,

yo = V / R

  = 10 V / 100 Ω 

  = 0,1 A  

  = 100mA