Calculadora de Ley de Ohm

La Ley de Ohm establece que la corriente que fluye a través de un conductor es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. La fórmula es V = I × R.

Para calcular la resistencia, divide el voltaje por la corriente: R = V / I. Por ejemplo, si el voltaje es 12V y la corriente es 2A, la resistencia es 6Ω.

La Ley de Ohm no se aplica a componentes no lineales como diodos y transistores. Solo se aplica a materiales óhmicos que mantienen una resistencia constante.

Un LED no es una resistencia: mantiene una caída de tensión directa más o menos fija (unos 2 V en rojo, 3 V en azul/blanco) y debe limitarse la corriente o se quemará. El valor de la resistencia en serie se obtiene de R = (Vsupply − Vled) / I. Con una fuente de 12 V, un LED de 2 V y una corriente objetivo de 20 mA (0,02 A): R = (12 − 2) / 0,02 = 500 Ω. Usa el valor normalizado más cercano, normalmente 470 Ω o 560 Ω. Comprueba también la potencia de la resistencia: debe disipar I²R = 0,02² × 470 ≈ 0,19 W, por lo que basta con una resistencia de cuarto de vatio, pero si alimentas el LED con más intensidad o con un voltaje mayor, sube a una de 0,5 W o 1 W.

Todo conductor tiene resistencia y, según la Ley de Ohm, esa resistencia convierte la corriente en voltaje perdido: V = I × R. La resistencia del cable es pequeña (un metro típico de cable doméstico está por debajo de una centésima de ohmio), pero en tiradas largas se acumula. Una tirada con 0,5 Ω de resistencia total por la que circulan 10 A pierde 5 V, así que una fuente de 12 V llega a la carga con solo 7 V. Las normas de cableado suelen permitir como máximo una caída de tensión del 3–5 %. Los cables de sección insuficiente causan luces tenues, motores débiles y desperdician energía en forma de calor, por eso la calculadora de caída de tensión y las tablas de dimensionado adecuadas son herramientas estándar en toda instalación.

En serie, las resistencias se suman: dos resistencias de 10 Ω dan 20 Ω, por lo que una fuente de 12 V impulsa I = V/R = 12/20 = 0,6 A, con el voltaje repartido por igual (6 V en cada una, ya que la corriente es idéntica en ambas). En paralelo, la resistencia combinada es menor que cualquiera de las dos por separado: dos resistencias de 10 Ω dan R = 10/2 = 5 Ω, por lo que la misma fuente de 12 V impulsa 12/5 = 2,4 A, con cada resistencia llevando 1,2 A. Las reglas generales son R(total) = R₁ + R₂ para serie y 1/R(total) = 1/R₁ + 1/R₂ para paralelo. La serie divide el voltaje y el paralelo divide la corriente, exactamente lo que calculan las secciones de serie y paralelo de esta calculadora.

El peligro viene de la corriente, no del voltaje, y la Ley de Ohm fija esa corriente: I = V/R, donde R es la resistencia del cuerpo humano. Un cuerpo seco tiene aproximadamente 100.000 Ω, así que un contacto con 230 V entrega unos 2,3 mA, un hormigueo leve que mucha gente ha sentido. La piel húmeda reduce la resistencia a unos 1.000 Ω, y esos mismos 230 V empujan entonces 230 mA, muy por encima de los 30 mA que pueden causar fibrilación ventricular y de los 50 mA que pueden detener la respiración. Por eso los baños y las cocinas usan interruptores diferenciales (RCD) que se disparan con 30 mA o menos, y por eso los trabajos eléctricos se hacen con las manos secas y herramientas aisladas.

Un multímetro aplica la Ley de Ohm en tres modos distintos. Para el voltaje, conecta el aparato en paralelo al componente con el circuito con corriente; el voltaje siempre se mide entre dos puntos. Para la corriente, el multímetro debe conectarse en serie para que la corriente pase realmente por él, y se empieza en el rango más alto, porque un multímetro en el modo equivocado sobre un circuito activo actúa como un cortocircuito. Para la resistencia, el componente debe desconectarse de la alimentación y, a ser posible, retirarse del circuito, porque el multímetro aplica su propio voltaje de prueba para medir R = V/I. Nunca midas la resistencia en un circuito activo y devuelve siempre las puntas a la posición de voltaje después de medir corriente.

La resistencia la determinan el material y la geometría: R = ρL/A, donde ρ es la resistividad del material, L la longitud y A el área de la sección transversal. El cobre tiene una resistividad de aproximadamente 1,7 × 10⁻⁸ Ω·m, lo que lo convierte en un excelente conductor, mientras que el nicromo (usado en calefactores) es unas 60 veces mayor, y el caucho o el vidrio son aislantes con resistividades miles de millones de veces mayores. Duplicar la longitud de un cable duplica su resistencia; duplicar su área de sección transversal la reduce a la mitad, por eso los cables gruesos (A grande) llevan corrientes altas con pocas pérdidas. La temperatura también importa: la mayoría de los metales aumentan su resistencia al calentarse, y por eso la Ley de Ohm solo se cumple estrictamente a temperatura constante.

La corriente a través de una resistencia produce calor, porque la potencia disipada es P = I²R. Un cable con 0,5 Ω de resistencia por el que circulan 20 A genera 0,5 × 20² = 200 vatios de calor, un serio riesgo de incendio si el cable no puede disiparlo. Los cables de sección insuficiente se calientan, se ponen calientes o incluso brillan bajo carga. Las comprobaciones siguen la Ley de Ohm: mide el voltaje en la fuente y en la carga — una gran diferencia significa resistencia excesiva del cable; toca el cable tras 30 minutos de carga completa; y dimensiona los conductores para que la corriente en servicio se mantenga por debajo de la capacidad de corriente del cable. El calentamiento es exactamente la razón por la que saltan los fusibles y los interruptores: están dimensionados para que la corriente nunca haga que el calor I²R supere lo que tolera el cableado.

La Ley de Ohm en su forma simple V = IR se aplica directamente a la corriente continua (DC) y a los circuitos de CA con cargas puramente resistivas, como calefactores y bombillas incandescentes. Pero los circuitos de CA con motores, transformadores y condensadores contienen reactancia — energía que se almacena y libera mientras el voltaje y la corriente alternan —, de modo que la relación entre voltaje y corriente se convierte en impedancia Z, no en una resistencia simple, y se escribe V = IZ. La reactancia depende de la frecuencia, por eso la Ley de Ohm por sí sola no puede predecir la corriente en un circuito inductivo o capacitivo. Para esos casos, los ingenieros usan la impedancia con ángulos de fase y factores de potencia, mientras que la electrónica de DC, las baterías y los circuitos de calefacción simples siguen siendo territorio directo de la Ley de Ohm.