Title: 3.4. Corriente eléctrica y Ley de Ohm
Course: 2025 - LISIV - Física > Section: Electricidad

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el movimiento de cargas eléctricas a través de un conductor. Estas cargas son los electrones, partículas subatómicas que orbitan el núcleo atómico.

Las corrientes eléctricas no son inocuas para el cuerpo humano, que puede soportar hasta corrientes de alrededor de 16 amperios, es decir, la electricidad puede ser peligrosa. Un contacto breve y moderado con una fuente de electricidad puede adormecer o entumecer los músculos, mientras que un contacto más serio puede provocar quemaduras o incluso la muerte.

Gracias a los estudios de Nikola Tesla, se conocen dos formas de corriente eléctrica: la corriente continua y la corriente alterna (que varía cíclicamente en su magnitud y sentido).

Video: ¿Qué es corriente eléctrica?

https://www.youtube.com/watch?v=GFU2vSpMBjw

Ley de Ohm

La ley de Ohm es la relación existente entre conductores eléctricos y su resistencia que establece que la corriente que pasa por los conductores es proporcional al voltaje aplicado en ellos.

El físico alemán Georg Simon Ohm (1787-1854) fue el primero en demostrar experimentalmente esta relación.

Enunciado de la Ley de Ohm

Ohm descubrió al principio del siglo XIX que la corriente a través de un metal era directamente proporcional al voltaje o diferencia de potencial eléctrico por el metal. El descubrimiento de Ohm condujo a la idea de la resistencia en los circuitos.

La ley de Ohm expresada en forma de ecuación es V=RI, donde V es el potencial eléctrico en voltios, I es la corriente en amperios y R es la resistencia en ohms.

Triángulo de Ohm, donde se observan las relaciones entre voltaje, corriente y resistencia.

Para entender la ley de Ohm, necesitamos aclarar los conceptos de carga, corriente y voltaje.

Conceptos claves de la ley de Ohm

Carga

La fuente de todas las cargas eléctricas reside en la estructura atómica. La carga de un electrón es la unidad básica de la carga. La medida para la carga es el coulomb (C) en honor al físico francés Charles Augustin de Coulomb. La carga de un electrón es igual a 1,60 x10^-19 C. Esto significa que una carga de 1 C es igual a la carga de 6,25x10^18 electrones.

Conductores

Aquellas sustancias por donde las cargas se mueven fácilmente se llaman conductores. Los metales son excelentes conductores debido a la descolocación o movimiento de sus electrones en su estructura cristalina atómica.

Por ejemplo, el cobre, que es usado comúnmente en cables y otros dispositivos eléctricos, contiene once electrones de valencia. Su estructura cristalina consta de doce átomos de cobre unidos a través de sus electrones descolocados. Estos electrones pueden ser considerados como un mar de electrones con la capacidad de migrar por el metal.

- Conductores óhmicos: Los conductores óhmicos son aquellos que cumplen la ley de Ohm, es decir, la resistencia es constante a temperatura constante y no dependen de la diferencia de potencial aplicado. Ejemplo: conductores metálicos.
- Conductores no óhmicos: Son aquellos conductores que no siguen la ley de Ohm, es decir, la resistencia varía dependiendo de la diferencia de potencial aplicado. Ejemplo: ciertos componentes de aparatos electrónicos como computadoras, teléfonos celulares, etc.

Aislantes

En cambio, aquellas sustancias que resisten al movimiento de la carga son llamadas aislantes. Los electrones de valencia de los aislantes, como el agua y la madera, están fuertemente restringidos y no pueden moverse libremente por la sustancia.

Los cables eléctricos son un buen ejemplo de conductor y aislante:
el metal del interior conduce la electricidad mientras que el recubrimiento plástico es aislante.

Corriente

La corriente eléctrica es el flujo de carga a través de un conductor por unidad de tiempo. La corriente eléctrica se mide en amperios (A). Un amperio es igual al flujo de 1 coulomb por segundo, es decir, 1A= 1C/s.

Voltaje

La corriente eléctrica que fluye por un conductor depende del potencial eléctrico o voltaje y de la resistencia del conductor al flujo de carga.

La corriente eléctrica es comparable al flujo del agua. La diferencia de la presión de agua en una manguera permite que el agua fluya desde una presión alta a una presión baja. La diferencia de potencial eléctrico medido en voltios permite el flujo de las cargas eléctricas por un cable desde una zona de potencial alto a uno bajo.

La presión del agua se mantiene por una bomba, y la diferencia de potencial para la carga se mantiene por una batería.

Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica es la dificultad con la que las cargas eléctricas fluyen a través de un conductor.

Usando la analogía del agua, la resistencia eléctrica puede ser comparada a la fricción del flujo de agua por un tubo. Un tubo liso y pulido ofrece poca resistencia al paso del agua, mientras que un tubo rugoso y lleno de desperdicios hará que el agua se mueva más lentamente.

La resistencia eléctrica está relacionada a la interacción de los electrones conductores a medida que se mueven de átomo a átomo por el conductor. La resistencia se mide en ohms u ohmios, y se representa con la letra griega omega Ω.

Puntos claves a recordar:

- El voltaje mueve la corriente mientras la resistencia la impide.
- La ley de Ohm se refiere a la relación entre voltaje y corriente.
- Circuitos o componentes que obedecen la relación V=IR son conocidos como óhmicos y presentan gráficos corriente-voltaje que son lineales y pasan por el punto cero.
- Una regla mnemotécnica para recordar la fórmula de Ohm es recordar que Victoria es la Reina de Inglaterra; V=R.I

Video: Ley de Ohm - Magnitudes eléctricas

https://www.youtube.com/watch?v=osT037IRHdE

Ejercicios resueltos de la Ley de Ohm

Pasemos a resolver algunos ejercicios de la ley del Ohm, no sin antes recordar que nuestra Ley, la podemos definir con la siguiente fórmula:

dónde:

i = Corriente (Amper)
R = Resistencia (Ohm)
V = Voltaje o Tensión (Volts)

Ahora…

Ejemplo 1. Calcula la intensidad de la corriente que alimenta a una lavadora de juguete que tiene una resistencia de 10 ohmios y funciona con una batería con una diferencia de potencial de 30 V

Solución: Para darle solución a este problema, basta con retomar los datos del problema que en este caso sería la resistencia de 10 Ohmios, y una tensión de 30 Volts, por lo que tendríamos.

 ?

El problema nos pide la corriente, por lo que tendremos que aplicar la ley del ohm, para hallarla.

Por lo que necesitamos 3 Amperes, para alimentar a la lavadora de juguete. Fácil ¿no?.

Ejemplo 2. Calcula el voltaje, entre dos puntos del circuito de una plancha, por el que atraviesa una corriente de 4 amperios y presenta una resistencia de 10 ohmios

Solución: Del mismo modo que el ejemplo anterior, lo que necesitamos es retomar nuestros datos, que en este caso serían los 4 amperios que atraviesan sobre el circuito de la plancha y la resistencia de 10 ohmios, por lo que:

 ?

En este caso nuestra fórmula será la misma, solo que ahora la vamos a despejar.

Ahora reemplazamos nuestros datos.

Por lo que tendríamos 40 Volts como respuesta, que serían los que atraviesan entres los dos puntos de la plancha.

Antes de seguir avanzando con dos problemas más, hay algo importante que mencionar:

La corriente es un flujo de electrones que viaja de un punto a otro, así que mientras más resistencia tenga un material, menor será la cantidad de corriente que pase sobre éste, tal como se ve en la imagen representativa de este post.

Ahora veamos otro ejemplo más.

Ejemplo 3. Calcula la resistencia atravesada por una corriente con una intensidad de 5 amperios y una diferencia de potencial de 11 voltios.

Solución: Si siempre consideramos los datos de nuestros problemas, es más fácil resolver un problema de física, en este caso tendríamos lo siguiente:

 ?

Ahora de la ley del ohm, despejamos el valor de R para poder obtener nuestra ecuación final:

Por lo que nuestra resistencia sería de 2.2 Ohms, que daría por finalizado nuestro ejercicio.