La ley de Ohm y su aplicación en la práctica. Ley de Ohm para valores efectivos y de amplitud de corriente y voltaje.

En la naturaleza, existen dos tipos principales de materiales, conductores y no conductores (dieléctricos). Estos materiales se diferencian por la presencia de condiciones para el movimiento de la corriente eléctrica (electrones) en ellos.

Los conductores eléctricos están hechos de materiales conductores (cobre, aluminio, grafito y muchos otros), en los que los electrones no están ligados y pueden moverse libremente.

En los dieléctricos, los electrones están estrechamente unidos a los átomos, por lo que la corriente no puede fluir por ellos. Se utilizan para aislar cables y piezas de aparatos eléctricos.

Para que los electrones comiencen a moverse en un conductor (la corriente fluye a través de una sección del circuito), necesitan crear condiciones. Para ello, debe haber un exceso de electrones al inicio del tramo de la cadena y un déficit al final. Para crear tales condiciones, se utilizan fuentes de voltaje: acumuladores, baterías, centrales eléctricas.

En 1827 Georg Simón Ohm descubrió la ley de la corriente eléctrica. La Ley y la unidad de medida de la resistencia recibieron su nombre. El significado de la ley es el siguiente.

Cuanto más gruesa sea la tubería y mayor sea la presión del agua en el suministro de agua (a medida que aumenta el diámetro de la tubería, la resistencia al agua disminuye), más agua fluirá. Si imaginamos que el agua son electrones (corriente eléctrica), entonces cuanto más grueso sea el cable y mayor sea el voltaje (a medida que aumenta la sección transversal del cable, la resistencia actual disminuye), mayor será la corriente que fluirá a través de la sección del circuito.

La corriente que fluye a través de un circuito eléctrico es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional al valor de la resistencia del circuito.

Dónde I– intensidad de corriente, medida en amperios e indicada por la letra A; Ud. EN; R– resistencia, medida en ohmios y designada Ohm.

Si se conoce la tensión de alimentación Ud. y resistencia del aparato eléctrico R, luego, usando la fórmula anterior, usando una calculadora en línea, es fácil determinar la intensidad de la corriente que fluye a través del circuito. I.

Utilizando la ley de Ohm, se calculan los parámetros eléctricos del cableado eléctrico, los elementos calefactores y todos los elementos de radio de los equipos electrónicos modernos, ya sea una computadora, un televisor o un teléfono celular.

Aplicación de la ley de Ohm en la práctica.

En la práctica, a menudo no es necesario determinar la fuerza actual I, y el valor de resistencia R. Transformando la fórmula de la ley de Ohm, puedes calcular el valor de la resistencia. R, conociendo la corriente que fluye I y valor de voltaje Ud..

Es posible que sea necesario calcular el valor de resistencia, por ejemplo, al realizar un bloque de carga para probar la fuente de alimentación de una computadora. Por lo general, hay una placa en la caja de la fuente de alimentación de la computadora que enumera la corriente de carga máxima para cada voltaje. Basta con ingresar los valores de voltaje dados y la corriente de carga máxima en los campos de la calculadora y como resultado del cálculo obtenemos el valor de la resistencia de carga para un voltaje dado. Por ejemplo, para un voltaje de +5 V con una corriente máxima de 20 A, la resistencia de carga será de 0,25 ohmios.

Fórmula de la ley de Joule-Lenz

Hemos calculado el valor de la resistencia para hacer un bloque de carga para la fuente de alimentación de la computadora, pero aún necesitamos determinar qué potencia debe tener la resistencia. Aquí ayudará otra ley de la física, que fue descubierta simultáneamente por dos físicos independientes uno del otro. En 1841 James Joule y en 1842 Emil Lenz. Esta ley lleva su nombre. Ley de Joule-Lenz.

La potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje aplicado y la corriente que fluye.

En otras palabras, cuando el voltaje y la corriente cambian, el consumo de energía cambiará proporcionalmente. Dónde PAG – potencia, medida en vatios y designada; Ud. W. EN; I– voltaje, medido en voltios y denotado por la letra A.

– intensidad de corriente, medida en amperios y denotada por la letra

Conociendo el voltaje de suministro y la corriente consumida por un aparato eléctrico, puede usar una fórmula para determinar cuánta energía consume. Simplemente ingrese los datos en los cuadros a continuación en la calculadora en línea.

La ley de Joule-Lenz también permite conocer la corriente consumida por un aparato eléctrico conociendo su potencia y tensión de alimentación. La cantidad de corriente consumida es necesaria, por ejemplo, para seleccionar la sección transversal del cable al tender cableado eléctrico o para calcular la clasificación.

Otro ejemplo: decides instalar un faro adicional o un amplificador de sonido en tu coche. Conociendo el consumo de energía del aparato eléctrico instalado, es fácil calcular el consumo de corriente y seleccionar la sección transversal de cable correcta para la conexión al cableado eléctrico del vehículo. Digamos que un faro adicional consume una potencia de 100 W (la potencia de la bombilla instalada en el faro), el voltaje de a bordo de la red del automóvil es de 12 V. Sustituimos los valores de potencia y voltaje en En la ventana de la calculadora, encontramos que la corriente consumida será de 8,33 A.

Habiendo entendido solo dos fórmulas simples, podrá calcular fácilmente las corrientes que fluyen a través de los cables, el consumo de energía de cualquier aparato eléctrico; prácticamente comenzará a comprender los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica.

Fórmulas convertidas de la ley de Ohm y Joule-Lenz

Encontré en Internet una imagen en forma de tableta redonda, en la que están colocadas con éxito las fórmulas de la ley de Ohm y la ley de Joule-Lenz y las opciones para la transformación matemática de las fórmulas. La placa representa cuatro sectores no relacionados entre sí y es muy conveniente para el uso práctico.

Usando la tabla, es fácil seleccionar una fórmula para calcular el parámetro requerido del circuito eléctrico utilizando otros dos conocidos. Por ejemplo, es necesario determinar el consumo actual de un producto en función de la potencia y el voltaje conocidos de la red de suministro. Si observamos la tabla del sector actual, vemos que la fórmula I=P/U es adecuada para el cálculo.

Y si necesita determinar el voltaje de suministro U en función del consumo de energía P y la corriente I, entonces puede usar la fórmula del sector inferior izquierdo, la fórmula U=P/I será suficiente.

Las cantidades sustituidas en las fórmulas deben expresarse en amperios, voltios, vatios u ohmios.

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ley de ohm

La figura muestra un diagrama de un circuito eléctrico simple y familiar. Este circuito cerrado consta de tres elementos:

• fuente de voltaje – baterías GB;
• consumidor actual: carga R, que puede ser, por ejemplo, el filamento de una lámpara eléctrica o una resistencia;
• Conductores que conectan la fuente de voltaje a la carga.

Por cierto, si complementa este circuito con un interruptor, obtendrá un circuito completo para una linterna eléctrica de bolsillo. La carga R, que tiene cierta resistencia, es una sección del circuito.

El valor de la corriente en esta sección del circuito depende del voltaje que actúa sobre él y de su resistencia: cuanto mayor sea el voltaje y menor la resistencia, mayor será la corriente que fluirá a través de la sección del circuito.

Esta dependencia de la corriente del voltaje y la resistencia se expresa mediante la siguiente fórmula:

• I – corriente, expresada en amperios, A;
• U – voltaje en voltios, V;
• R – resistencia en ohmios, Ohm.

Esta expresión matemática se lee de la siguiente manera: la corriente en una sección del circuito es directamente proporcional al voltaje a través de ella e inversamente proporcional a su resistencia. Esta es la ley básica de la ingeniería eléctrica, llamada ley de Ohm (por el apellido de G. Ohm) para una sección de un circuito eléctrico. Utilizando la ley de Ohm, puedes encontrar el tercio desconocido a partir de dos cantidades eléctricas conocidas. A continuación se muestran algunos ejemplos de la aplicación práctica de la ley de Ohm:

1. Primer ejemplo. Se aplica un voltaje de 25 V a una sección del circuito con una resistencia de 5 ohmios. Necesitamos averiguar el valor de la corriente en esta sección del circuito. Solución: I = U/R = 25 / 5 = 5 A.
2. Segundo ejemplo. Un voltaje de 12 V actúa sobre una sección del circuito, creando en él una corriente de 20 mA. ¿Cuál es la resistencia de esta sección del circuito? En primer lugar, los 20 mA actuales deben expresarse en amperios. Esto será 0,02 A. Entonces R = 12 / 0,02 = 600 ohmios.
3. Tercer ejemplo. Una corriente de 20 mA fluye por una sección de un circuito con una resistencia de 10 kOhm. ¿Cuál es el voltaje que actúa en esta sección del circuito? Aquí, como en el ejemplo anterior, la corriente debe expresarse en amperios (20 mA = 0,02 A), la resistencia en ohmios (10 kOhm = 10000 ohmios). Por tanto, U = IR = 0,02×10000 = 200 V.

La base de la lámpara incandescente de una linterna plana tiene estampado: 0,28 A y 3,5 V. ¿Qué significa esta información? El hecho de que una bombilla brillará normalmente con una corriente de 0,28 A, que está determinada por un voltaje de 3,5 V. Utilizando la ley de Ohm, es fácil calcular que el filamento calentado de una bombilla tiene una resistencia R = 3,5 / 0,28 = 12,5 ohmios.

Ésta es la resistencia del filamento calentado de la bombilla; la resistencia del filamento enfriado es mucho menor. La ley de Ohm es válida no sólo para una sección, sino también para todo el circuito eléctrico. En este caso, la resistencia total de todos los elementos del circuito, incluida la resistencia interna de la fuente de corriente, se sustituye en el valor R. Sin embargo, en los cálculos de circuitos más simples, generalmente se ignoran la resistencia de los conductores de conexión y la resistencia interna de la fuente de corriente.

En este sentido, es necesario dar un ejemplo más: el voltaje de la red de iluminación eléctrica es de 220 V. ¿Qué corriente circulará por el circuito si la resistencia de carga es de 1000 ohmios? Solución: I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 A. Un soldador eléctrico consume aproximadamente esta corriente.

Todas estas fórmulas, que se derivan de la ley de Ohm, también se pueden utilizar para calcular circuitos de corriente alterna, pero siempre que no haya inductores ni condensadores en los circuitos.

La ley de Ohm y las fórmulas de cálculo derivadas de ella son bastante fáciles de recordar si utiliza este diagrama gráfico, este es el llamado triángulo de la ley de Ohm.

Es fácil usar este triángulo; solo recuerda claramente que la línea horizontal significa el signo de división (similar a la línea fraccionaria) y la línea vertical significa el signo de multiplicación.

Ahora deberíamos considerar la siguiente pregunta: ¿cómo afecta a la corriente una resistencia conectada en el circuito en serie con la carga o en paralelo a ella? Es mejor entender esto con un ejemplo. Hay una bombilla de una linterna eléctrica redonda, diseñada para un voltaje de 2,5 V y una corriente de 0,075 A. ¿Es posible alimentar esta bombilla con una batería 3336L, cuyo voltaje inicial es de 4,5 V?

Es fácil calcular que el filamento calentado de esta bombilla tiene una resistencia de poco más de 30 ohmios. Si lo alimenta con una batería 3336L nueva, entonces, de acuerdo con la ley de Ohm, fluirá una corriente a través del filamento de la bombilla, casi el doble de la corriente para la que está diseñada. El hilo no resistirá tal sobrecarga; se sobrecalentará y colapsará. Pero esta bombilla aún puede funcionar con una batería de 336L si se conecta una resistencia adicional de 25 ohmios en serie con el circuito.

En este caso, la resistencia total del circuito externo será de aproximadamente 55 ohmios, es decir, 30 ohmios - la resistencia del filamento de la bombilla H más 25 ohmios - la resistencia de la resistencia adicional R. En consecuencia, una corriente igual a aproximadamente Por el circuito fluirán 0,08 A, es decir, casi lo mismo para lo que está diseñado el filamento de una bombilla.

Esta bombilla se puede alimentar con una batería de mayor voltaje, o incluso con una red de iluminación eléctrica, si se selecciona una resistencia de resistencia adecuada. En este ejemplo, una resistencia adicional limita la corriente en el circuito al valor que necesitamos. Cuanto mayor sea su resistencia, menor será la corriente en el circuito. En este caso, se conectaron dos resistencias en serie al circuito: la resistencia del filamento de la bombilla y la resistencia de la resistencia. Y con una conexión en serie de resistencias, la corriente es la misma en todos los puntos del circuito.

Puedes encender el amperímetro en cualquier momento y mostrará el mismo valor en todas partes. Este fenómeno se puede comparar con el flujo de agua en un río. El lecho del río en diferentes zonas puede ser ancho o estrecho, profundo o poco profundo. Sin embargo, durante un cierto período de tiempo, siempre pasa la misma cantidad de agua por la sección transversal de cualquier tramo del lecho del río.

Una resistencia adicional conectada en serie con la carga puede considerarse como una resistencia que "apaga" parte del voltaje que actúa en el circuito. El voltaje que se extingue por la resistencia adicional o, como dicen, cae a través de ella, será mayor cuanto mayor sea la resistencia de esta resistencia. Conociendo la corriente y la resistencia de la resistencia adicional, la caída de voltaje a través de ella se puede calcular fácilmente usando la misma fórmula familiar U = IR, aquí:

• U – caída de tensión, V;
• I – corriente en el circuito, A;
• R – resistencia de la resistencia adicional, Ohm.

En relación al ejemplo, la resistencia R (ver figura) extinguió el exceso de voltaje: U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. El voltaje restante de la batería, igual a aproximadamente 2,5 V, cayó sobre los filamentos de la bombilla. La resistencia requerida se puede encontrar usando otra fórmula que le resulte familiar: R = U/I, donde:

• R – la resistencia requerida de la resistencia adicional, Ohm;
• U – voltaje que necesita ser extinguido, V;
• I – corriente en el circuito, A.

Para el ejemplo considerado, la resistencia de la resistencia adicional es: R = U/I = 2/0,075, 27 Ohm. Al cambiar la resistencia, puede disminuir o aumentar el voltaje que cae a través de la resistencia adicional, regulando así la corriente en el circuito. Pero la resistencia adicional R en dicho circuito puede ser variable, es decir, una resistencia cuya resistencia se puede cambiar (ver figura a continuación).

En este caso, utilizando el control deslizante de resistencia, puede cambiar suavemente el voltaje suministrado a la carga H y, por lo tanto, regular suavemente la corriente que fluye a través de esta carga. Una resistencia variable conectada de esta manera se llama reóstato. Los reóstatos se utilizan para regular las corrientes en los circuitos de receptores, televisores y amplificadores. En muchos cines se utilizaban reóstatos para atenuar suavemente la luz del auditorio. Hay otra forma de conectar la carga a una fuente de corriente con exceso de voltaje, también usando una resistencia variable, pero conectada mediante un potenciómetro, es decir, un divisor de voltaje, como se muestra en la siguiente figura.

Aquí R1 es una resistencia conectada por un potenciómetro y R2 es una carga, que puede ser la misma bombilla incandescente o algún otro dispositivo. Se produce una caída de voltaje a través de la resistencia R1 de la fuente de corriente, que puede suministrarse parcial o completamente a la carga R2. Cuando el control deslizante de la resistencia está en su posición más baja, no se suministra ningún voltaje a la carga (si es una bombilla, no se encenderá).

A medida que el control deslizante de la resistencia suba, aplicaremos cada vez más voltaje a la carga R2 (si es una bombilla, su filamento se iluminará). Cuando el control deslizante de la resistencia R1 está en la posición más alta, todo el voltaje de la fuente de corriente se aplicará a la carga R2 (si R2 es una bombilla de linterna y el voltaje de la fuente de corriente es alto, el filamento de la bombilla se quemará afuera). Puede encontrar experimentalmente la posición del motor de resistencia variable en la que se suministrará a la carga el voltaje que necesita.

Las resistencias variables activadas por potenciómetros se utilizan ampliamente para controlar el volumen en receptores y amplificadores. La resistencia se puede conectar directamente en paralelo con la carga. En este caso, la corriente en esta sección del circuito se bifurca y recorre dos caminos paralelos: a través de la resistencia adicional y la carga principal. La mayor corriente estará en la rama con menor resistencia.

La suma de las corrientes de ambas ramas será igual a la corriente gastada en alimentar el circuito externo. Se utiliza una conexión en paralelo en aquellos casos en los que es necesario limitar la corriente no en todo el circuito, como cuando se conecta una resistencia adicional en serie, sino solo en una sección determinada. Por ejemplo, se conectan resistencias adicionales en paralelo con miliamperímetros para poder medir corrientes elevadas. Estas resistencias se denominan derivaciones o derivaciones. La palabra derivación significa rama.

La corriente eléctrica, como cualquier proceso, obedece a las leyes de la física. El famoso físico alemán Georg Simon Ohm, que da nombre a la unidad de medida de resistencia, en 1826 derivó empíricamente fórmulas que relacionaban corriente, voltaje y resistencia. Inicialmente, la ley despertó desconfianza y críticas en los círculos científicos. Luego, el francés Claude Poulier confirmó la exactitud de su razonamiento y las obras de Ohm recibieron un merecido reconocimiento.

Ley de Ohm para un circuito eléctrico (completa)

Caso especial – Ley de Ohm para una sección de circuito.:

Designación	Unidad de medida	Significado físico
I	Amperio	Fuerza actual en el circuito.
ԑ	Voltio	Fuerza electromotriz (fem) de la fuente de energía.
r	Ohm	Resistencia de la fuente de alimentación interna
R	Ohm	Resistencia de la carga conectada y fuente.
Ud.	Voltio	Caída de voltaje a través de la resistencia de carga

Agreguemos a estas fórmulas la potencia eléctrica liberada durante el paso de la corriente:

El resultado es una serie de fórmulas que se derivan matemáticamente. Conectan todas las cantidades físicas enumeradas entre sí.

Voltaje	Actual	Resistencia	Fuerza

Fuerza electromotriz y resistencia interna.

Fuerza electromotriz de la fuente de voltaje. caracteriza su capacidad para proporcionar una diferencia de potencial constante en los terminales. Esta fuerza es de naturaleza no eléctrica: química en las baterías, mecánica en los generadores.

¿Cuál es el papel de la resistencia interna de la fuente de alimentación y cuál es? Supongamos que pone en cortocircuito los terminales de la batería de un automóvil con un pequeño conductor de cobre. En un sentido físico, ha conectado una resistencia cercana a cero a una fuente de CC. Si usamos la fórmula para una sección de un circuito, entonces debería fluir una corriente infinitamente grande a través de la batería y el cable. En realidad esto no sucede, pero el cable se quemará.

Ahora conectemos la batería con el mismo cable. A través de él fluirá menos corriente. Esto se debe a que la resistencia interna es mayor que la de una batería. Con baja resistencia de carga, la fórmula de la ley para un circuito completo se convierte en

Como resultado, la corriente a través de una batería en cortocircuito tendrá un valor finito y la potencia provocará el calentamiento de la batería. Si cortocircuitáramos la batería con un cable más grueso que pudiera soportar la corriente de cortocircuito, calentaría notablemente la fuente desde el interior.

EMS La fuente se puede medir con cierta precisión con un voltímetro con alta impedancia de entrada. La resistencia interna de la fuente no se puede medir directamente, solo calcularse.

La ley de Ohm fue descubierta por el físico alemán Georg Ohm en 1826 y desde entonces ha sido ampliamente utilizada en el campo eléctrico, tanto en la teoría como en la práctica. Se expresa mediante una fórmula muy conocida, con la que se pueden realizar cálculos en casi cualquier circuito eléctrico. Sin embargo, la ley de Ohm para corriente alterna tiene sus propias características y diferencias con respecto a las conexiones con corriente continua, determinadas por la presencia de elementos reactivos. Para comprender la esencia de su trabajo, es necesario recorrer toda la cadena, desde lo simple hasta lo complejo, comenzando con una sección separada del circuito eléctrico.

Ley de Ohm para una sección de circuito.

Se considera que la ley de Ohm funciona para varios tipos de circuitos eléctricos. Se conoce mejor por la fórmula I = U/R, aplicada a una sección separada de un circuito de corriente continua o alterna.

Contiene definiciones como corriente (I), medida en amperios, tensión (U), medida en voltios, y resistencia (R), medida en ohmios.

La definición ampliamente aceptada de esta fórmula se expresa mediante el conocido concepto: la intensidad de la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia en una sección específica del circuito. Si el voltaje aumenta, entonces la corriente aumenta y un aumento en la resistencia, por el contrario, reduce la corriente. La resistencia en este segmento puede consistir no solo en uno, sino también en varios elementos conectados entre sí.

La fórmula de la ley de Ohm para corriente continua se puede recordar fácilmente utilizando el triángulo especial que se muestra en la figura general. Está dividido en tres secciones, cada una de las cuales contiene un parámetro independiente. Esta sugerencia permite encontrar rápida y fácilmente el valor deseado. El indicador requerido se cubre con un dedo y con los restantes se realizan acciones en función de su posición entre sí.

Si están ubicados en el mismo nivel, entonces es necesario multiplicarlos, y si están en diferentes niveles, el parámetro superior se divide por el inferior. Este método ayudará a los ingenieros eléctricos novatos a evitar confusiones en los cálculos.

Ley de Ohm para un circuito completo.

Existen ciertas diferencias entre una sección y una cadena completa. Se considera sección o segmento la parte del circuito general ubicada en la propia fuente de corriente o tensión. Consta de uno o más elementos conectados a una fuente de corriente de diferentes maneras.

Un sistema de circuito completo es un circuito general que consta de varios circuitos, incluidas baterías, varios tipos de cargas y los cables que los conectan. También funciona según la ley de Ohm y se utiliza ampliamente en la práctica, incluso para corriente alterna.

El principio de funcionamiento de la ley de Ohm en un circuito de CC completo se puede ver claramente realizando un experimento sencillo. Como muestra la figura, esto requerirá una fuente de corriente con voltaje U en sus electrodos, cualquier resistencia constante R y cables de conexión. Puede utilizar una lámpara incandescente normal como resistencia. Una corriente creada por electrones que se mueven dentro de un conductor metálico fluirá a través de su hilo, de acuerdo con la fórmula I = U/R.

El sistema de circuito común constará de una sección exterior, que incluye resistencia, cables de conexión y contactos de batería, y una sección interior ubicada entre los electrodos de la fuente de corriente. Por la sección interna también circulará una corriente formada por iones con cargas positivas y negativas. El cátodo y el ánodo comenzarán a acumular cargas con más y menos, tras lo cual aparecerá una carga entre ellos.

El movimiento completo de los iones se verá obstaculizado por la resistencia interna de la batería r, que limita la salida de corriente al circuito externo y reduce su potencia a un cierto límite. En consecuencia, la corriente en el circuito común pasa dentro de los circuitos interno y externo, superando alternativamente la resistencia total de los segmentos (R+r). La cantidad de corriente está influenciada por un concepto como fuerza electromotriz: EMF aplicada a los electrodos, indicada por el símbolo E.

El valor EMF se puede medir en los terminales de la batería usando un voltímetro con el circuito externo apagado. Después de conectar la carga, aparecerá la presencia de voltaje U en el voltímetro. Así, cuando se desconecta la carga, U = E, al conectar el circuito externo U.< E.

EMF impulsa el movimiento de cargas en un circuito completo y determina la intensidad de la corriente I = E/(R+r). Esta fórmula refleja la ley de Ohm para un circuito eléctrico de CC completo. Muestra claramente los signos de los contornos internos y externos. Si se desconecta la carga, las partículas cargadas aún se moverán dentro de la batería. Este fenómeno se denomina corriente de autodescarga y provoca un consumo innecesario de partículas metálicas en el cátodo.

Bajo la influencia de la energía interna de la fuente de energía, la resistencia provoca calentamiento y su posterior disipación fuera del elemento. Poco a poco, la carga de la batería desaparece por completo sin dejar rastro.

Ley de Ohm para un circuito de corriente alterna.

Para los circuitos de CA, la ley de Ohm será diferente. Si tomamos como base la fórmula I = U/R, además de la resistencia activa R, se le añaden las resistencias inductiva XL y capacitiva XC, que se clasifican como reactivas. Estos circuitos eléctricos se utilizan con mucha más frecuencia que las conexiones que solo tienen resistencia activa y le permiten calcular cualquier opción.

Esto también incluye el parámetro ω, que es la frecuencia cíclica de la red. Su valor está determinado por la fórmula ω = 2πf, en la que f es la frecuencia de esta red (Hz). A corriente constante, esta frecuencia será igual a cero y la capacitancia tomará un valor infinito. En este caso, el circuito eléctrico de CC se romperá, es decir, no habrá reactancia.

Un circuito de corriente alterna no se diferencia de un circuito de corriente continua, a excepción de la fuente de voltaje. La fórmula general sigue siendo la misma, pero cuando se añaden elementos reactivos, su contenido cambiará por completo. El parámetro f ya no será cero, lo que indica la presencia de reactancia. También afecta la corriente que fluye en el circuito y provoca resonancia. El símbolo Z se utiliza para indicar la impedancia del bucle.

El valor marcado no será igual a la resistencia activa, es decir, Z ≠ R. La ley de Ohm para la corriente alterna ahora se verá como la fórmula I = U/Z. El conocimiento de estas características y el uso correcto de las fórmulas ayudarán a evitar soluciones incorrectas a problemas eléctricos y evitarán fallas de elementos individuales del circuito.

Georg Simon Ohm comenzó su investigación inspirado en la famosa obra de Jean Baptiste Fourier, “La teoría analítica del calor”. En esta obra, Fourier representó el flujo de calor entre dos puntos como una diferencia de temperatura y asoció el cambio en el flujo de calor con su paso a través de un obstáculo de forma irregular hecho de material aislante del calor. De manera similar, Ohm provocó la aparición de corriente eléctrica por una diferencia de potencial.

A partir de esto, Ohm comenzó a experimentar con diferentes materiales conductores. Para determinar su conductividad, los conectó en serie y ajustó su longitud para que la corriente fuera la misma en todos los casos.

Para tales mediciones era importante seleccionar conductores del mismo diámetro. Ohm, al medir la conductividad de la plata y el oro, obtuvo resultados que, según los datos modernos, no son exactos. Por tanto, el conductor de plata de Ohm conducía menos corriente eléctrica que el oro. El propio Om lo explicó diciendo que su conductor de plata estaba recubierto de aceite y por eso, aparentemente, el experimento no arrojó resultados precisos.

Sin embargo, este no fue el único problema que tuvieron los físicos que en ese momento estaban involucrados en experimentos similares con la electricidad. Grandes dificultades para obtener materiales puros sin impurezas para experimentos y dificultades para calibrar el diámetro del conductor distorsionaron los resultados de las pruebas. Un inconveniente aún mayor fue que la intensidad de la corriente cambiaba constantemente durante las pruebas, ya que la fuente de la corriente eran elementos químicos alternos. En tales condiciones, Ohm dedujo una dependencia logarítmica de la corriente de la resistencia del cable.

Un poco más tarde, el físico alemán Poggendorff, especializado en electroquímica, sugirió a Ohm que sustituyera los elementos químicos por un termopar hecho de bismuto y cobre. Om comenzó de nuevo sus experimentos. Esta vez utilizó como batería un dispositivo termoeléctrico alimentado por el efecto Seebeck. A él conectó en serie 8 conductores de cobre del mismo diámetro, pero de diferentes longitudes. Para medir la corriente, Ohm suspendió una aguja magnética sobre los conductores mediante un hilo metálico. La corriente que discurría paralela a esta flecha la desplazó hacia un lado. Cuando esto sucedió, el físico retorció el hilo hasta que la flecha volvió a su posición original. Según el ángulo en el que se retorcía el hilo, se podía juzgar el valor de la corriente.

Como resultado de un nuevo experimento, Ohm llegó a la fórmula:

X = a / b + l

Aquí incógnita– intensidad del campo magnético del cable, yo– longitud del cable, a– tensión de fuente constante, b– constante de resistencia de los restantes elementos del circuito.

Si recurrimos a términos modernos para describir esta fórmula, obtenemos que incógnita– fuerza actual, A– EMF de la fuente, b+l– resistencia total del circuito.

Ley de Ohm para una sección de circuito.

La ley de Ohm para una sección separada de un circuito establece: la intensidad de la corriente en una sección de un circuito aumenta a medida que aumenta el voltaje y disminuye a medida que aumenta la resistencia de esta sección.

Yo=U/R

Con base en esta fórmula, podemos decidir que la resistencia del conductor depende de la diferencia de potencial. Desde un punto de vista matemático, esto es correcto, pero desde un punto de vista físico, es falso. Esta fórmula es aplicable sólo para calcular la resistencia en una sección separada del circuito.

Por tanto, la fórmula para calcular la resistencia del conductor tomará la forma:

R = pag ⋅ l / s

Ley de Ohm para un circuito completo.

La diferencia entre la ley de Ohm para un circuito completo y la ley de Ohm para un tramo de un circuito es que ahora debemos tener en cuenta dos tipos de resistencia. Esta es "R" la resistencia de todos los componentes del sistema y "r" la resistencia interna de la fuente de fuerza electromotriz. La fórmula toma así la forma:

Yo = U / R + r

Ley de Ohm para corriente alterna.

La corriente alterna se diferencia de la corriente continua en que cambia durante ciertos períodos de tiempo. En concreto, cambia de significado y dirección. Para aplicar aquí la ley de Ohm, es necesario tener en cuenta que la resistencia en un circuito con corriente continua puede diferir de la resistencia en un circuito con corriente alterna. Y difiere si en el circuito se utilizan componentes con reactancia. La reactancia puede ser inductiva (bobinas, transformadores, choques) o capacitiva (condensador).

Intentemos descubrir cuál es la diferencia real entre resistencia reactiva y activa en un circuito con corriente alterna. Ya debería comprender que el valor del voltaje y la corriente en dicho circuito cambia con el tiempo y, en términos generales, tiene forma de onda.

Si diagramamos cómo cambian estos dos valores con el tiempo, obtenemos una onda sinusoidal. Tanto el voltaje como la corriente aumentan desde cero hasta un valor máximo, luego, al caer, pasan por cero y alcanzan un valor máximo negativo. Después de esto, vuelven a subir desde cero hasta el valor máximo y así sucesivamente. Cuando se dice que la corriente o el voltaje es negativo, significa que se mueve en sentido contrario.

Todo el proceso ocurre con cierta frecuencia. El punto donde el valor de voltaje o corriente desde el valor mínimo que sube hasta el valor máximo pasa por cero se llama fase.

De hecho, esto es sólo un prefacio. Volvamos a la resistencia reactiva y activa. La diferencia es que en un circuito con resistencia activa, la fase actual coincide con la fase de voltaje. Es decir, tanto el valor de corriente como el valor de voltaje alcanzan un máximo en una dirección al mismo tiempo. En este caso, nuestra fórmula para calcular el voltaje, la resistencia o la corriente no cambia.

Si el circuito contiene reactancia, las fases de la corriente y el voltaje se desplazan entre sí en ¼ de período. Esto significa que cuando la corriente alcance su valor máximo, el voltaje será cero y viceversa. Cuando se aplica la reactancia inductiva, la fase de voltaje "supera" a la fase actual. Cuando se aplica capacitancia, la fase actual "supera" a la fase de voltaje.

Fórmula para calcular la caída de tensión en la reactancia inductiva:

U = yo ⋅ ωL

Dónde l es la inductancia de la reactancia, y ω – frecuencia angular (derivada temporal de la fase de oscilación).

Fórmula para calcular la caída de voltaje en la capacitancia:

U = Yo / ω ⋅ C

CON– capacitancia de reactancia.

Estas dos fórmulas son casos especiales de la ley de Ohm para circuitos variables.

El completo quedará así:

Yo=U/Z

Aquí z– La resistencia total de un circuito variable se conoce como impedancia.

Ámbito de aplicación

La ley de Ohm no es una ley básica en física, es simplemente una dependencia conveniente de unos valores de otros, que es adecuada en casi cualquier situación práctica. Por lo tanto, será más fácil enumerar situaciones en las que la ley puede no funcionar:

• Si existe inercia de los portadores de carga, por ejemplo en algunos campos eléctricos de alta frecuencia;
• En superconductores;
• Si el cable se calienta hasta tal punto que la característica corriente-voltaje deja de ser lineal. Por ejemplo, en lámparas incandescentes;
• En tubos de radio de vacío y gas;
• En diodos y transistores.