Fundamentos Esenciales de Electricidad: Voltaje, Corriente, Resistencia y Ley de Ohm

Conceptos Fundamentales de Electricidad y Circuitos

Circuito Eléctrico

Cuando los extremos de un cable conductor están a diferentes potenciales eléctricos, es decir, que entre ellos hay una diferencia de potencial, la carga pasa de un extremo a otro. Este flujo de carga persiste mientras haya una diferencia de potencial. Si no hay diferencia de potencial, las cargas no fluyen.

Para obtener un flujo continuo de carga en un conductor, se deben hacer ciertos arreglos para mantener una diferencia de potencial mientras la carga fluye de un extremo a otro. Este caso es análogo al flujo de agua de un tanque elevado a uno más bajo: el agua pasará por un tubo que conecte los tanques solo mientras haya una diferencia en el nivel del agua.

Corriente Eléctrica

Al igual que el flujo de moléculas de agua, la corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica. En circuitos de alambres conductores metálicos, los electrones forman el flujo de carga. Estos electrones se llaman electrones de conducción.

La tasa de flujo eléctrico se mide en amperes (A). La corriente eléctrica es la cantidad de Coulombs de carga que pasan por una sección transversal del conductor por segundo. Su fórmula es:

Fórmula de la Corriente

$$I = \frac{Q}{T} \quad (A)$$

• I: Corriente (Amperes)
• Q: Carga (Coulombs)
• T: Tiempo (Segundos)

Fuente de Voltaje (Diferencia de Potencial)

Una corriente estable requiere de un dispositivo impulsor adecuado que produzca una diferencia en el potencial eléctrico, conocido como voltaje. Las pilas, las baterías y los generadores eléctricos efectúan trabajo para separar las cargas negativas de las positivas.

El trabajo efectuado en cualquier medio para separar las cargas opuestas queda disponible en las terminales de la batería o generador. Estos distintos valores de energía entre la carga establecen una diferencia de potencial (voltaje). El potencial se mide en voltios (V), y la carga eléctrica fluye debido a las diferencias en el voltaje.

Resistencia Eléctrica

Es la oposición que ofrece el cable conductor a que fluya la carga eléctrica. Es como el caso del agua: si el tubo por el cual fluye el agua aumenta su diámetro, un mayor flujo de agua circulará por él, es decir, disminuye la resistencia al flujo.

La resistencia del conductor depende de su diámetro y longitud:

• Diámetro: Los alambres gruesos ofrecen menor resistencia que los delgados.
• Longitud: Los alambres largos ofrecen mayor resistencia que los más cortos.

Las resistencias se miden en ohmios ($\Omega$).

La Ley de Ohm: Relación Fundamental

La Ley de Ohm establece la relación entre el voltaje (V), la corriente eléctrica (I) y la resistencia (R). Ohm descubrió que la corriente en un circuito es directamente proporcional al voltaje de la fuente e inversamente proporcional a la resistencia.

Fórmula de la Ley de Ohm

$$I = \frac{V}{R}$$

Donde:

• I: Corriente (Amperes)
• V: Voltaje (Voltios)
• R: Resistencia (Ohmios)

A mayor resistencia, menor corriente para un voltaje constante.