La relación entre voltaje, corriente y resistencia
La ley de Ohm describe una relación simple y lineal entre tres magnitudes de un circuito eléctrico: voltaje (V), corriente (I) y resistencia (R). Establece que la corriente que circula por un conductor es directamente proporcional al voltaje aplicado a sus extremos e inversamente proporcional a su resistencia, y se suele escribir como V = I × R. La relación fue publicada por el físico alemán Georg Simon Ohm en 1827 y sigue siendo la ecuación fundamental del análisis de circuitos.
Las tres magnitudes tienen unidades estándar del SI: el voltaje se mide en voltios (V), la corriente en amperios (A) y la resistencia en ohmios (Ω). La ley de Ohm se aplica con precisión a los componentes «óhmicos» -- materiales y dispositivos cuya resistencia se mantiene constante en el rango de voltaje y corriente considerado, como una resistencia metálica a temperatura estable. Muchos componentes reales no son óhmicos: la resistencia del filamento de una bombilla aumenta al calentarse, y los dispositivos semiconductores como los diodos y los transistores no siguen en absoluto una relación lineal entre voltaje y corriente.
Potencia: P = VI
La potencia eléctrica -- la velocidad a la que se convierte la energía eléctrica, por ejemplo en calor o luz -- se deduce directamente de las mismas tres magnitudes mediante la fórmula P = V × I, donde P es la potencia medida en vatios (W). Sustituyendo la ley de Ohm (V = I × R) en esta fórmula de potencia se obtienen dos formas adicionales equivalentes: P = I² × R y P = V² ÷ R, cada una útil según cuáles sean las dos magnitudes ya conocidas.
Estas tres fórmulas de potencia siempre coinciden para el mismo circuito, ya que son reordenaciones algebraicas de la misma relación subyacente y no hechos independientes. Elegir qué forma usar es simplemente cuestión de cuáles dos magnitudes -- voltaje y corriente, corriente y resistencia, o voltaje y resistencia -- ya están disponibles para un cálculo dado.
Ejemplo resuelto: resolver un circuito simple
Consideremos una pila de 9 voltios conectada a una resistencia de 3 ohmios. Aplicando la ley de Ohm, la corriente que circula por la resistencia es I = V ÷ R = 9 ÷ 3 = 3 amperios. La potencia disipada por la resistencia es entonces P = V × I = 9 × 3 = 27 vatios.
Este resultado puede comprobarse con las fórmulas de potencia alternativas: P = I² × R = 3² × 3 = 9 × 3 = 27 vatios, y P = V² ÷ R = 9² ÷ 3 = 81 ÷ 3 = 27 vatios. Las tres formas coinciden, lo que confirma el cálculo, una comprobación útil al resolver un problema de circuitos a mano.
| Magnitudes conocidas | Fórmula | Resultado |
|---|---|---|
| V = 9 V, R = 3 Ω | I = V ÷ R | 3 A |
| V = 9 V, I = 3 A | P = V × I | 27 W |
| I = 3 A, R = 3 Ω | P = I² × R | 27 W |
| V = 9 V, R = 3 Ω | P = V² ÷ R | 27 W |
Despejar cualquier variable
La ley de Ohm y la fórmula de potencia relacionan en conjunto cuatro magnitudes -- voltaje, corriente, resistencia y potencia -- y conocer dos cualesquiera de ellas basta para hallar las otras dos mediante reordenación algebraica. Para hallar la resistencia a partir del voltaje y la corriente, reordena V = I × R como R = V ÷ I; aplicándolo al ejemplo resuelto anterior, R = 9 ÷ 3 = 3 Ω, lo que confirma el valor de la resistencia utilizado.
Para hallar la corriente a partir de la potencia y el voltaje, reordena P = V × I como I = P ÷ V; usando la potencia y el voltaje del ejemplo, I = 27 ÷ 9 = 3 A, lo que de nuevo coincide con la corriente original. Esta flexibilidad -- poder despejar la magnitud que sea desconocida, a partir de cualquier par de las otras tres magnitudes básicas -- es la razón por la que la ley de Ohm y sus formas reordenadas se resumen a veces en conjunto como una «rueda de la ley de Ohm» de fórmulas relacionadas.
Una nota de seguridad doméstica
La ley de Ohm es una relación matemática precisa, pero aplicarla a la instalación eléctrica doméstica real implica factores prácticos que van más allá de la propia fórmula: la resistencia del conductor cambia con la temperatura, los componentes tienen tolerancias de fabricación y la corriente de la red conlleva un grave riesgo de lesiones o incendio si se manipula de forma incorrecta. Los cálculos de esta guía tienen fines educativos y de estimación, no son una autorización para abrir, modificar o trabajar en una instalación eléctrica en tensión.
Cualquier trabajo en la instalación eléctrica doméstica, los circuitos o las instalaciones eléctricas fijas debe realizarlo o verificarlo un electricista cualificado y autorizado de acuerdo con los códigos eléctricos locales. Esto es válido incluso cuando un cálculo como el anterior parece sencillo, ya que los circuitos reales también implican dispositivos de protección, secciones de cable y valores de ampacidad, así como requisitos específicos del código que un simple cálculo de la ley de Ohm no aborda.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la ley de Ohm?
La ley de Ohm es V = I × R, donde el voltaje (V, en voltios) es igual a la corriente (I, en amperios) multiplicada por la resistencia (R, en ohmios). Puede reordenarse para despejar cualquiera de las tres magnitudes: I = V ÷ R, o R = V ÷ I, según cuáles dos valores ya se conozcan.
¿Cómo calculo la potencia usando la ley de Ohm?
La potencia se calcula como P = V × I, en vatios. Como V = I × R, también puede escribirse como P = I² × R o P = V² ÷ R, lo que da tres formas equivalentes de calcular la potencia según cuáles dos magnitudes -- voltaje, corriente o resistencia -- se conozcan. Por ejemplo, 9 V sobre 3 Ω da 3 A y 27 W con cualquiera de las tres formas.
¿Cómo hallo la resistencia si conozco el voltaje y la corriente?
Reordena la ley de Ohm como R = V ÷ I. Por ejemplo, una fuente de 9 V que impulsa 3 A de corriente a través de un componente implica una resistencia de 9 ÷ 3 = 3 ohmios. Esta reordenación funciona para cualquier par de valores conocidos de voltaje y corriente.
¿Se aplica la ley de Ohm a todos los componentes eléctricos?
No. La ley de Ohm se aplica exactamente solo a los componentes «óhmicos», cuya resistencia se mantiene constante en el rango de voltaje y corriente considerado, como una resistencia estándar a temperatura estable. Los dispositivos no óhmicos, incluidas las bombillas de filamento, los diodos y los transistores, no siguen esta relación lineal entre voltaje y corriente.
¿Es seguro usar los cálculos de la ley de Ohm para proyectos de instalación eléctrica doméstica?
Los cálculos de la ley de Ohm son útiles para entender y estimar el comportamiento de un circuito, pero no sustituyen a un trabajo eléctrico cualificado. Cualquier trabajo en la instalación eléctrica doméstica, los circuitos o las instalaciones fijas debe realizarlo o verificarlo un electricista cualificado y autorizado de acuerdo con los códigos eléctricos locales.
Referencias
- Ohm GS. Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet. Berlin, 1827 — original statement of Ohm's law.
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — definitions of the volt, ampere, ohm and watt.
- Horowitz P, Hill W. The Art of Electronics, 3rd edition, Cambridge University Press, 2015 — Ohm's law and non-ohmic devices.