Ley de Ohm

Un faro de automóvil que consume 2.50 A de una batería de 12.0 V tiene una resistencia de 12.0 ÷ 2.50 = 4.80 Ω.

Doble impulso, doble corriente

El físico alemán Georg Simon Ohm fue el primero en demostrar experimentalmente que la corriente en un cable metálico es directamente proporcional al voltaje entre sus extremos. Al duplicar el voltaje, la corriente se duplica; al reducirlo a la mitad, la corriente también se reduce a la mitad. Si aumenta la resistencia, la corriente disminuye en la misma proporción. Todo esto se resume en la ley de Ohm: I = V ÷ R. Al despejarla, se obtienen otras dos formas útiles, V = I × R y R = V ÷ I. Un ohmio equivale a un voltio por amperio.

Pruébalo con el foco del laboratorio. Una batería de 6 V conectada a un foco de 12 Ω produce I = 6 ÷ 12 = 0.5 A. Con 12 V, la corriente pasa a 1 A; con 3 V, a 0.25 A. El faro de automóvil del inicio permite hacer el cálculo inverso: OpenStax mide 2.50 A a 12.0 V, así que R = 12.0 ÷ 2.50 = 4.80 Ω. Y si por un resistor de 15 Ω pasan 0.2 A, el voltaje entre sus extremos debe ser V = 0.2 × 15 = 3 V. Esta última forma, la caída IR, indica cuánto voltaje cae en cada parte del circuito.

Represéntalo: una línea recta

Ajusta el control deslizante de la batería del laboratorio a cualquier valor entre 0 y 12 V. La pequeña gráfica de la esquina agrega un punto del resistor: el voltaje entre sus extremos en el eje horizontal y la corriente que lo atraviesa en el vertical. Para un resistor fijo, todos los puntos quedan en una recta que pasa por cero, cuya pendiente es 1 ÷ R. Cambia el resistor a 24 Ω y aparecerá otra recta menos inclinada; cámbialo a 6 Ω y será más inclinada. Un material cuya gráfica sigue siendo recta se llama óhmico. El cobre, el aluminio y los resistores de los aparatos electrónicos son óhmicos para los voltajes que usamos.

Cuando la ley de Ohm deja de ser lineal

La ley de Ohm es una regla obtenida mediante experimentos, como la ley de fricción, y no se cumple en todos los casos. Un foco de filamento es la excepción clásica. La espiral de wolframio se calienta al circular más corriente, y el metal caliente opone más resistencia. OpenStax indica que la resistencia del faro en frío es de solo 0.350 Ω, frente a 4.80 Ω cuando está encendido. Por eso, al encenderlo, la corriente es de unos 12.0 ÷ 0.350 ≈ 34.3 A, casi catorce veces los 2.50 A estables, y disminuye en una fracción de segundo mientras se calienta el filamento. Los diodos, incluidos los LED, están lejos de ser óhmicos: dejan pasar corriente en un sentido y casi nada en el contrario.

El laboratorio de circuitos mantiene cada foco a una resistencia fija para que los cálculos sean sencillos; el texto del curso lo aclara siempre que importa. En los focos reales, el aumento de corriente al subir el voltaje sería menor que en el laboratorio, porque su resistencia aumenta con la temperatura.

Resistencias de diminutas a enormes

Las resistencias que encontramos abarcan un intervalo enorme. OpenStax indica unos 10⁻⁵ Ω para un metro de cable grueso de cobre, unos 10³ Ω para el corazón humano, unos 10⁵ Ω para una persona seca entre la mano y el pie, y 10¹² Ω o más para los aislantes cerámicos que sostienen las líneas eléctricas. La ley de Ohm funciona igual en todas las escalas, por eso es la primera herramienta para casi cualquier problema de circuitos.