Ley de Ohm: la relación corriente-voltaje revelada

La Ley de Ohm es una regla clave para analizar circuitos eléctricos, que describe la relación entre tres cantidades físicas clave: voltaje, corriente y resistencia. Representa que la corriente es proporcional al voltaje en dos puntos, siendo la resistencia la constante de proporcionalidad.

La relación definida por la ley de Ohm generalmente se expresa en tres formas equivalentes:

yo = V / R
R = V / yo
V = IR

con estas variables definidas en un conductor entre dos puntos de la siguiente manera:

• yo representa el corriente eléctrica, en unidades de amperios.
• V representa el voltaje medido a través del conductor en voltios, y
• R representa la resistencia del conductor en ohmios.

Una forma de pensar en esto conceptualmente es que como una corriente, yo, fluye a través de una resistencia (o incluso a través de un conductor no perfecto, que tiene cierta resistencia), R, entonces la corriente está perdiendo energía. Por lo tanto, la energía antes de que cruce el conductor será mayor que la energía después de que cruza el conductor, y esta diferencia en electricidad está representada en la diferencia de voltaje,

Se puede medir la diferencia de voltaje y la corriente entre dos puntos, lo que significa que la resistencia en sí es una cantidad derivada que no se puede medir directamente de forma experimental. Sin embargo, cuando insertamos algún elemento en un circuito que tiene un valor de resistencia conocido, entonces usted es capaz de usar esa resistencia junto con un voltaje o corriente medidos para identificar al otro desconocido cantidad.

El físico y matemático alemán Georg Simon Ohm (16 de marzo de 1789 - 6 de julio de 1854 E.C.) realizó investigación en electricidad en 1826 y 1827, publicando los resultados que se conocieron como la Ley de Ohm en 1827. Pudo medir la corriente con un galvanómetro e intentó un par de configuraciones diferentes para establecer su diferencia de voltaje. El primero fue una pila voltaica, similar a las baterías originales creadas en 1800 por Alessandro Volta.

Al buscar una fuente de voltaje más estable, luego cambió a termopares, que crean una diferencia de voltaje basada en una diferencia de temperatura. Lo que realmente midió directamente fue que la corriente era proporcional a la diferencia de temperatura entre las dos uniones eléctricas, pero como la diferencia de voltaje estaba directamente relacionada con la temperatura, esto significa que la corriente era proporcional al voltaje diferencia.

En términos simples, si duplica la diferencia de temperatura, duplica el voltaje y también duplica la corriente. (Suponiendo, por supuesto, que su termopar no se derrita o algo así. Existen límites prácticos en los que esto se rompería).

Ohm no fue el primero en investigar este tipo de relación, a pesar de haber publicado primero. Trabajo previo del científico británico Henry Cavendish (10 de octubre de 1731 - 24 de febrero de 1810 E.C.) en el 1780 había resultado en él haciendo comentarios en sus diarios que parecían indicar lo mismo relación. Sin que esto se publicara o se comunicara a otros científicos de su época, los resultados de Cavendish no se conocían, dejando la oportunidad para que Ohm hiciera el descubrimiento. Es por eso que este artículo no se titula Ley de Cavendish. Estos resultados fueron publicados más tarde en 1879 por James Clerk Maxwell, pero en ese momento el crédito ya estaba establecido para Ohm.

Otra forma de representar la Ley de Ohm fue desarrollada por Gustav Kirchhoff (de Leyes de Kirchoff fama), y toma la forma de:

J = σmi

donde estas variables representan:

• J representa la densidad de corriente (o corriente eléctrica por unidad de área de sección transversal) del material. Esta es una cantidad vectorial que representa un valor en un campo vectorial, lo que significa que contiene una magnitud y una dirección.
• sigma representa la conductividad del material, que depende de las propiedades físicas del material individual. La conductividad es el recíproco de la resistividad del material.
• mi representa el campo eléctrico en esa ubicación. También es un campo vectorial.

La formulación original de la Ley de Ohm es básicamente un modelo idealizado, que no tiene en cuenta las variaciones físicas individuales dentro de los cables o el campo eléctrico que se mueve a través de ellos. Para la mayoría de las aplicaciones de circuitos básicos, esta simplificación está perfectamente bien, pero al entrar en más detalles o trabajar con elementos de circuitos más precisos, puede ser es importante considerar cómo la relación actual es diferente dentro de las diferentes partes del material, y ahí es donde entra en juego esta versión más general de la ecuación jugar.