El ABC de la electricidad Curso 1 Instalaciones Eléctricas Resumen Lección 2. La ley de Ohm explicada Objetivo En esta lección reconocerás los elementos más importantes de la ley de Ohm, a partir de los conceptos de intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia eléctrica, con el fin de emplear fórmulas para cálculos de electricidad. La ley de Ohm La ley de Ohm es una herramienta clave para el electricista. Revisemos los tres parámetros que la componen: • Intensidad de corriente • Diferencia de potencial • Resistencia eléctrica ¿Qué es la intensidad de corriente? Como aprendiste en la lección pasada, para que haya electricidad es necesario un flujo de electrones a través de un conductor, como el cobre o el aluminio, pero es fundamental que este flujo de electrones sea medido para controlarlo. Diplomado de Instalaciones Eléctricas 2/7 Lección 2. La ley de Ohm explicada Definición Esto nos remite al concepto de intensidad de corriente: es la cantidad de carga eléctrica que pasa por la sección de un conductor, con respecto al tiempo que circula por un circuito. La intensidad de corriente permite distinguir si la magnitud de la corriente es alta o baja, como se muestra en la siguiente figura: Intensidad de corriente Alta intensidad de corriente Baja intensidad de corriente • Intensidad de corriente: es la cantidad de electrones que pasan por un conductor en un segundo. Dicho fenómeno se representa con la letra I, cuya unidad de medida es el ampere (A). • Alta intensidad de corriente: cuanto mayor sea la cantidad de carga en el intervalo de tiempo, más intensa será la corriente. • Baja intensidad de corriente: cuanto mayor sea la cantidad de carga en el intervalo de tiempo, menor intensidad. Para mover a los electrones, como parte de la intensidad de corriente, se requiere: • Una fuerza externa que empuja a los electrones. • Un circuito que cree un camino cerrado entre la parte positiva y negativa del generador de energía eléctrica. De existir una fuerza que intente mover los electrones en un circuito abierto no podría existir esta intensidad de corriente. Diplomado de Instalaciones Eléctricas 3/7 Lección 2. La ley de Ohm explicada Comparemos la intensidad de corriente con un río: Caudal de un río Si comparamos la intensidad de corriente con el caudal de un río, para conocer la cantidad de agua que lleva éste, será necesario establecer cuántos litros de agua pasan por un punto del río en cierto tiempo. Intensidad de corriente Si comparamos la intensidad de corriente con el ejemplo anterior, en lugar de analizar litros de agua, se analiza cuántos electrones pasan por un conductor en un segundo. La intensidad de corriente (I) se mide en amperes. Un ampere equivale al paso de 6 billones de electrones a través del conductor por segundo. Entonces podemos decir que el ampere es la unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica y denota la cantidad de electrones que circulan a través del conductor por segundo de manera continua y controlada. ¿Qué es la diferencia de potencial o voltaje? Es la variedad de cargas que existe entre un punto y otro punto. Hasta ahora has reconocido la electricidad en la naturaleza y cómo el humano genera de manera artificial un flujo de electrones, para lo cual, debe existir una fuerza exterior que los empuje. Regresemos al ejemplo del río, en el cual para que pueda tener movimiento de agua es necesario una pendiente en su terreno, de lo contrario, el agua estará estancada, esta pendiente hace que la fuerza de gravedad mueva el agua de un punto alto a un punto bajo. En la electricidad se tiene algo muy similar, cuando las terminales de una fuente de energía eléctrica se conectan a las terminales de un circuito, se necesita exceso de electrones en un punto y deficiencia de ellos en otro para que comiencen a desplazarse, a esta fuerza similar a la de la gravedad se le conoce como potencial eléctrico. Diplomado de Instalaciones Eléctricas 4/7 Lección 2. La ley de Ohm explicada Considera que tienes un material con carga positiva en un lado y no muy lejos de ése, otro con carga negativa, si colocas un electrón junto al negativo, al ser cargas iguales se repelen y el electrón se acercará al positivo, porque cargas diferentes se atraen entre sí. Cuando la carga está en la posición inicial, su potencial eléctrico es igual a 0 porque la distancia entre el electrón y el material es 0, en el momento en que dicha carga se mueve hacia el otro material, tiene un potencial eléctrico diferente al inicial. A la diferencia de este potencial se le conoce como voltaje y su unidad de medida es en voltios, representados por la letra V. Las formas de simbolizar un componente que suministra voltaje a un circuito son: A menor voltaje menos electrones en movimiento, y a mayor voltaje mayor cantidad de electrones serán desplazados. ¿Qué es la resistencia eléctrica? Un electrón al ser empujado de un punto a otro a través de un conductor toma cierta velocidad, y como toda la materia tiene partículas y determinados números con átomos, la estructura de átomos en la materia es la que le da la capacidad a un material de conducir electricidad o no conducir. Hay materiales que en su estructura atómica permiten un mejor flujo de electrones y otros conocidos como aislantes, impiden el paso de la electricidad. Diplomado de Instalaciones Eléctricas 5/7 Lección 2. La ley de Ohm explicada Definición La resistencia eléctrica se define como la propiedad de un material o elemento de oponerse al flujo de corriente eléctrica. ­ Un electrón fuera de su órbita choca muchas veces con la estructura de átomos del material en el que se desplaza, estas colisiones impiden que la corriente eléctrica sea constante. A este fenómeno se le conoce como resistencia eléctrica. La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el ohm o sus múltiplos, como kilohm (kΩ), que son mil ohms o megaohm (MΩ), que es un millón de ohms. Todos los componentes empleados en la electricidad cuentan con resistencia eléctrica específica, son elementos creados a partir de materiales resistivos, como el carbón prensado, que ayuda a controlar o a utilizar la energía eléctrica por medio de su resistencia. A estos materiales se les conoce como resistores y, por lo general, se representan con la letra R. Diplomado de Instalaciones Eléctricas 6/7 Lección 2. La ley de Ohm explicada Veamos qué influye para una mayor o menor resistencia. Resistencia baja: la mayoría de metales, como cobre o aluminio, cuentan con una resistencia muy baja, por eso, se usan para fabricar cables conductores de electricidad; la resistencia en un metal puede resultar afectada por su longitud, área y temperatura. ­ Resistencia alta: cuanto más largo es un conductor, mayor resistencia tiene; si cuenta con un área grande, su resistencia disminuye; y, con mayor temperatura, posee más resistencia que uno con menor. Diplomado de Instalaciones Eléctricas 7/7
