Diferencia de potencia, corriente y potencial a través de una resistencia

Publicado el 4 noviembre, 2020

Voltaje, corriente y resistencia

Todos los días, tomo la misma carretera a casa desde el trabajo. Siempre hay muchos autos, pero hay varios carriles, por lo que todos los autos pueden viajar aproximadamente a 60 millas por hora. Un día, me subí a la autopista y el tráfico se movía muy lento. En lugar de ir a 60 mph, todos se movían solo a unas 30 mph. Mirando el camino por delante, pude ver que había un accidente que estaba bloqueando la mitad de los carriles. Dado que todavía había la misma cantidad de automóviles en la carretera, todos esos automóviles tardaban mucho más en atravesar esta sección estrecha de la carretera, lo que hacía que el tráfico se ralentizara.

Algo muy parecido ocurre en un circuito eléctrico. En un circuito, diminutas partículas cargadas llamadas electrones se mueven a través de los cables del circuito, al igual que los automóviles se mueven en la carretera. La velocidad a la que fluyen estas cargas se denomina corriente .

Las cargas pueden moverse porque la batería les ha dado algo de energía, que es una fuente de diferencia de potencial, también conocida como voltaje .

Al igual que el accidente en la carretera ralentizó el flujo de automóviles, una resistencia en un circuito eléctrico ralentiza el flujo de carga, reduciendo la corriente en el circuito. Sin embargo, los resistores hacen algo más que influir en la cantidad de corriente en el circuito. Debido a que es difícil para los electrones pasar a través de la resistencia, ceden algo de energía al pasar. Esa energía no desaparece, sino que se transforma en otras formas de energía, como la energía térmica y la luz. Las bombillas son un tipo de resistencia que transforma la energía eléctrica en energía térmica y luminosa.


Las bombillas son resistencias que transforman la energía eléctrica en luz.
voltaje y corriente en una bombilla

Ley de Ohm

Si quisiera determinar experimentalmente la relación entre corriente, voltaje y resistencia, ¿qué podría hacer?

Una buena forma de determinar esta relación sería medir la corriente en un circuito compuesto por una fuente de voltaje, como una batería, y una resistencia. Puede cambiar la cantidad de voltaje, quizás variando la cantidad de baterías utilizadas, y ver cómo cambia la corriente en respuesta.

Al medir cantidades como voltaje, resistencia y corriente, es muy importante asegurarse de que está utilizando las unidades correctas. Normalmente, la corriente se mide en unidades de amperios (A), el voltaje se mide en voltios (V) y la resistencia se mide en ohmios.

Una vez que haya medido la corriente (en A) y el voltaje (en V), un gráfico podría ayudarlo a comprender los datos. Si se trazó la tensión en el y eje x y la corriente en el X eje x, se llega a un gráfico similar al que se muestra a continuación:

Ohm

Este gráfico le brinda información bastante importante sobre lo que está sucediendo en el circuito. Primero, ¿notaste que la gráfica formaba una línea recta? Esto significa que existe una relación directa entre la corriente y el voltaje para esta resistencia. A esta relación la llamamos ley de Ohm , que dice que la corriente a través de una resistencia es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia de la resistencia.

Ley de Ohm:

Corriente = voltaje / resistencia

Yo = V / R

Esto significa que a medida que aumenta el voltaje, la corriente también lo hace. Sin embargo, a medida que aumenta la resistencia, la corriente baja. Piense en los autos que intentaron superar el accidente en la carretera. Cuantos más carriles estén bloqueados por el accidente, más lento podrá moverse el tráfico. El aumento de la resistencia de una resistencia tiene el mismo efecto sobre la corriente en el circuito.

La pendiente de la línea en este gráfico también es importante. La ley de Ohm puede ser reorganizado y se escribe como V = I x R . Dado que la corriente se trazó en el eje xy el voltaje se trazó en el eje y , la pendiente de esta línea es igual a la resistencia de la resistencia, por lo que la resistencia de esta resistencia en particular debe ser de 10 ohmios.

Resistencias óhmicas y no óhmicas

Las resistencias que siguen la ley de Ohm se conocen como óhmicas . Muchas resistencias son óhmicas, pero otras no, y se denominan no óhmicas . También puede saber si una resistencia es óhmica o no óhmica mirando un gráfico de corriente frente a voltaje. Si la gráfica forma una línea recta, entonces la resistencia sigue la ley de Ohm. Si NO es una línea recta, entonces la resistencia no es óhmica.


Resistencias óhmicas y no óhmicas
resistencias óhmicas y no óhmicas

Resistencias y potencia

Las resistencias siempre transforman la energía eléctrica en otras formas de energía, como la luz y la energía térmica. La velocidad a la que se transforma la energía se conoce como potencia , y la potencia generalmente se mide en unidades de Watts (1 W = 1 Joule de energía / seg). Entonces, 25 W de potencia significarían que 25 julios de energía eléctrica se transforman en otras formas cada segundo. Esta tasa cambia a medida que cambian la corriente y el voltaje.

Potencia = corriente x voltaje

P = yo x V

Resumen de la lección

La velocidad a la que las cargas fluyen a través de un circuito se llama corriente . Las cargas pueden moverse porque se les ha dado algo de energía al moverse a través de una diferencia de potencial, también conocida como voltaje . Cuando una resistencia está en un circuito eléctrico, ralentiza el flujo de carga, reduciendo la corriente en el circuito.

La ley de Ohm dice que la corriente a través de una resistencia es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a su resistencia. Las resistencias que siguen la ley de Ohm se conocen como óhmicas , y un gráfico de voltaje frente a corriente a través de una resistencia óhmica será una línea recta. Si el gráfico no es una línea recta, entonces la resistencia no es óhmica .

Ley de Ohm: V = I x R

La velocidad a la que la energía eléctrica se transforma en otras formas mediante una resistencia se conoce como potencia .

Potencia: P = I x V

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