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.

Ilustración de una adolescente armando un circuito en un taller: conecta una pila, cables de colores y una lamparita encendida; sobre la mesa hay una protoboard y un multímetro.
Un circuito simple: una fuente, cables, algo que consume y un camino cerrado.

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).

diferencia de altura≈ tensión (V)caño angosto ≈ resistencia (Ω)el caudal de agua ≈ corriente (A)

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

VIR

Tapá la letra que buscás: I = V ÷ R · R = V ÷ I · V = I × R

Ejemplo resuelto

¿Cuánta corriente pasa por una lamparita de casa?

  1. Datos. V = 220 V (el enchufe) · R = 484 Ω (la lamparita, encendida).
  2. ¿Qué busco? La corriente: I = V ÷ R.
  3. Cuenta. I = 220 V ÷ 484 Ω ≈ 0,45 A.
  4. ¿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.

Potencias aproximadas de algunos artefactos (pueden variar según el modelo)
ArtefactoPotenciaSi se usa 5 h por día durante 30 días
Estufa o calefactor eléctrico2000 W300 kWh
Pava eléctrica2000 W(se usa minutos, no horas)
Televisor LED100 W15 kWh
Lámpara LED10 W1,5 kWh
Cargador de celular10 W1,5 kWh

Ejemplo resuelto

La estufa del invierno

  1. Potencia: 2000 W = 2 kW. Uso: 5 horas por día.
  2. Por día: E = 2 kW × 5 h = 10 kWh.
  3. 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

  1. ¿Qué diferencia hay entre tensión y corriente? Usá la comparación con el agua.
  2. Si aumenta la resistencia y la tensión no cambia, ¿qué pasa con la corriente? ¿Por qué?
  3. ¿Por qué en las casas los artefactos se conectan en paralelo?
  4. ¿Por qué una estufa eléctrica pesa tanto en la boleta de luz?
  5. ¿Por qué es más peligroso tocar un artefacto con las manos mojadas?
Ver las respuestas del taller
  1. ohm (Ω).
  2. 0,5 A (220 ÷ 440).
  3. 6 Ω (12 ÷ 2).
  4. 10 V (0,2 × 50).
  5. Se reduce a la mitad.
  6. 2200 W (220 × 10).
  7. 10 kWh (2 × 5).
  8. Se apagan las dos.
  9. En paralelo.
  10. 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.