Física · 5.º año
Ley de Ohm: tensión, corriente y resistencia (y por qué el calefactor dispara la boleta de luz)
Una pila de 1,5 V, el cargador del celular de 5 V, el enchufe de casa de 220 V. ¿Qué significan esos números? ¿Por qué una estufa eléctrica gasta tanto y una lámpara LED casi nada? En esta clase vas a entender las tres magnitudes de un circuito, la ley que las une y a calcular el consumo de tu casa.
Tres magnitudes para entender un circuito
Para que una lamparita se encienda hace falta un circuito cerrado: una fuente (pila, batería, enchufe), cables y un consumidor. Por el circuito circulan cargas eléctricas (electrones en los metales). Tres magnitudes describen lo que pasa:
V
Tensión o voltaje
El «empuje» que da la fuente a las cargas. Se mide en volts (V). Pila: 1,5 V · batería de auto: 12 V · enchufe de casa en Argentina: 220 V.
I
Intensidad de corriente
Cuánta carga pasa por segundo. Se mide en amperes (A) con un amperímetro.
R
Resistencia
Cuánto se opone un material al paso de la corriente. Se mide en ohms (Ω).
Una comparación útil (la electricidad no es agua, pero ayuda a imaginarla): cuanto más desnivel, más empuje; cuanto más angosto el caño, menos caudal.
La ley de Ohm: V = I × R
En 1827, Georg Ohm descubrió que, en muchos conductores, la tensión y la corriente son directamente proporcionales: si duplicás la tensión, se duplica la corriente. La constante de proporcionalidad es la resistencia:
V = I × R
Tapá la letra que buscás: I = V ÷ R · R = V ÷ I · V = I × R
Ejemplo resuelto
¿Cuánta corriente pasa por una lamparita de casa?
- Datos. V = 220 V (el enchufe) · R = 484 Ω (la lamparita, encendida).
- ¿Qué busco? La corriente: I = V ÷ R.
- Cuenta. I = 220 V ÷ 484 Ω ≈ 0,45 A.
- ¿Tiene sentido? Una lamparita común consume poco: menos de medio ampere. Un calefactor, en cambio, consume unos 10 A.
Laboratorio · El circuito
Mové la tensión de la fuente y la resistencia del circuito. Mirá la corriente en el amperímetro, el brillo de la lamparita y el punto en el gráfico.
Amperímetro
0,40 A
I = 6 V ÷ 15 Ω
Potencia: 2,40 W
El gráfico muestra la tensión en función de la corriente para la resistencia elegida: es una recta que pasa por el origen. Cuanto más empinada, mayor la resistencia.
Serie y paralelo: ¿qué pasa si se quema una lamparita?
Con dos lamparitas iguales (de 12 Ω) y una batería de 6 V se pueden armar dos circuitos muy distintos. Probá los tres casos y después «quemá» una lamparita.
En serie
Un solo camino: la misma corriente pasa por todo y la tensión se reparte. Las resistencias se suman: R = R₁ + R₂. Si se corta en un punto, se apaga todo (como las guirnaldas navideñas antiguas).
En paralelo
Varios caminos: cada rama recibe la misma tensión y las corrientes se suman. Si una rama se corta, las demás siguen funcionando. Así está hecha la instalación de tu casa.
Potencia y energía: leer la boleta de luz
La potencia dice qué tan rápido un artefacto usa energía. Se calcula como P = V × I y se mide en watts (W). Mil watts son un kilowatt (kW).
La energía que cobra la empresa depende de la potencia y del tiempo de uso: E = P × t. Por eso la boleta se mide en kilowatt-hora (kWh): la energía que usa un artefacto de 1 kW funcionando 1 hora.
| Artefacto | Potencia | Si se usa 5 h por día durante 30 días |
|---|---|---|
| Estufa o calefactor eléctrico | 2000 W | 300 kWh |
| Pava eléctrica | 2000 W | (se usa minutos, no horas) |
| Televisor LED | 100 W | 15 kWh |
| Lámpara LED | 10 W | 1,5 kWh |
| Cargador de celular | 10 W | 1,5 kWh |
Ejemplo resuelto
La estufa del invierno
- Potencia: 2000 W = 2 kW. Uso: 5 horas por día.
- Por día: E = 2 kW × 5 h = 10 kWh.
- Por mes: 10 kWh × 30 = 300 kWh. ¡Lo mismo que 200 lámparas LED prendidas el mismo tiempo!
Seguridad: la ley de Ohm también vale para tu cuerpo
El cuerpo humano conduce la electricidad. Con la piel seca su resistencia es alta, pero mojada baja mucho: con los 220 V del enchufe, la corriente que circularía sería mucho mayor y más peligrosa. Por eso:
- Nunca toques enchufes, cables o artefactos con las manos mojadas o descalzo sobre piso mojado.
- Las instalaciones deben tener un disyuntor diferencial: corta la luz en una fracción de segundo si detecta que la corriente se «escapa» (por ejemplo, a través de una persona).
- Las térmicas cortan si la corriente es demasiado alta (por ejemplo, demasiados artefactos en un mismo enchufe).
Taller: diez mediciones
Escribí solo el número (podés usar coma decimal). La unidad ya está puesta.
1
La resistencia eléctrica se mide en…
2
Una lamparita conectada a 220 V tiene una resistencia de 440 Ω. ¿Qué corriente circula?
3
Por un resistor circulan 2 A cuando se lo conecta a 12 V. ¿Cuál es su resistencia?
4
¿Qué tensión hace falta para que pasen 0,2 A por una resistencia de 50 Ω?
5
Si duplicás la resistencia de un circuito y dejás la misma tensión, la corriente…
6
Un calefactor eléctrico conectado a 220 V consume 10 A. ¿Qué potencia tiene?
7
Una estufa de 2000 W (2 kW) queda prendida 5 horas. ¿Cuánta energía consume?
8
Dos lamparitas están conectadas en serie. Si una se quema…
9
En las casas, los artefactos (heladera, tele, lámparas) se conectan…
10
Desafío final Dos resistencias de 6 Ω conectadas en serie a una batería de 12 V. ¿Qué corriente circula?
Mediciones correctas: 0 de 10
Para explicarlo sin mirar
Tablero de repaso
V tensión · volts
I corriente · amperes
R resistencia · ohms
V = I × R
P = V × I · watts
E = P × t · kWh
Serie: misma corriente, se suman las resistencias · Paralelo: misma tensión, se suman las corrientes
Respondé en voz alta
- ¿Qué diferencia hay entre tensión y corriente? Usá la comparación con el agua.
- Si aumenta la resistencia y la tensión no cambia, ¿qué pasa con la corriente? ¿Por qué?
- ¿Por qué en las casas los artefactos se conectan en paralelo?
- ¿Por qué una estufa eléctrica pesa tanto en la boleta de luz?
- ¿Por qué es más peligroso tocar un artefacto con las manos mojadas?
Ver las respuestas del taller
- ohm (Ω).
- 0,5 A (220 ÷ 440).
- 6 Ω (12 ÷ 2).
- 10 V (0,2 × 50).
- Se reduce a la mitad.
- 2200 W (220 × 10).
- 10 kWh (2 × 5).
- Se apagan las dos.
- En paralelo.
- 1 A (12 ÷ 12).
Laboratorio de serie y paralelo: una lamparita: 0,5 A y 3 W · en serie: 0,25 A, 3 V y 0,75 W cada una · en paralelo: 6 V y 3 W cada una, 1 A en total.