Ley de Ohm

Materia: Electricidad y Magnetismo.
Tema: Ley de Ohm

Definición de corriente eléctrica
Siempre que se mueven cargas eléctricas de igual signo se establece una corriente eléctrica. Para definir la corriente de manera más precisa, suponga que las cargas se mueven perpendiculares a una superficie de área A, como en la figura 27.1. (Esta sería el área de la sección transversal de un alambre, por ejemplo.) La corriente es la tasa a la cual fluye la carga por esta superficie. Si ΔQ es la cantidad de carga que pasa por esta αrea en un intervalo de tiempo Δt, la corriente promedio, Ipro, es igual a la carga que



pasa por A por unidad de tiempo:
Fig. 27.1 Cargas en movimiento a través de un área A. La tasa de flujo de carga en el tiempo a través del área se define como la corriente I. la dirección de a la cual la carga positiva fluiría si tuviera libertad de hacerlo.

Si la tasa a la cual fluye la carga varía en el tiempo, la corriente también varía en el tiempo, y definimos a la corriente instantánea I como el límite diferencial de la ecuación:

La unidad de corriente del Sistema Internacional es el ampere (A).

Resistencia y ley de OHM
Las cargas se mueven en un conductor para producir una corriente bajo la acción de un campo eléctrico dentro del conductor. Un campo eléctrico puede existir en el conductor en este caso debido a que estamos tratando con cargas en movimiento, una situación no electrostática.
Considere un conductor de área transversal A que conduce una corriente I. La densidad de corriente J en el conductor se define como la corriente por unidad de área. Puesto que la corriente I=nqvdA, la densidad de corriente es:

Donde J tiene unidades del Sistema Internacional A/m2. La expresión es válida sólo si la densidad de corriente es uniforme y sólo si la superficie del área de la sección transversal A es perpendicular a la dirección de la corriente. En general, la densidad de corriente es una cantidad vectorial:

A partir de esta definición, vemos otra vez que la densidad de corriente, al igual que la corriente, está en la dirección del movimiento de los portadores de carga negativa.
Una densidad de corriente J y un campo eléctrico E se establece en un conductor cuando se mantiene una diferencia de potencial a través del conductor. Si la diferencia de potencia es constante, la corriente también lo es. Es muy común que la densidad de corriente sea proporcional al campo eléctrico.
(27.7)
Donde la constante de proporcionalidad σ recibe el nombre de conductividad del conductor. Los materiales que obedecen la ecuación 27.7 se dice que cumplan la ley de Ohm, en honor de Simon Ohm (1787-1854). Más específicamente, la ley de Ohm establece que
En muchos materiales (incluidos la mayor parte de los metales), la proporción entre la densidad de corriente y el campo eléctrico es una constante, σ, que es independiente del campo eléctrico productor de la corriente.
Los materiales que obedecen la ley de Ohm y que, en consecuencia, presentan este comportamiento lineal entre E y J se dice que son óhmicos. El comportamiento eléctrico de la mayor parte de los materiales es bastante lineal para pequeños cambios
de la corriente. Experimentalmente, sin embargo, se encuentra que no todos los materiales tienen esta propiedad. Los materiales que no obedecen la ley de Ohm se dice que son no óhmicos. La ley de Ohm no es una ley fundamental de la naturaleza sino más bien una relación empírica válida sólo para ciertos materiales.

Explicación de la ley de Ohm
La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de voltaje (una batería de 12 voltios) y una resistencia de 6 ohms (ohmios).
Se puede establecer una relación entre la voltaje de la batería, el valor de la resistencia y la corriente que entrega la batería y que circula a través de dicha resistencia.
Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm
Entonces la corriente que circula por el circuito (por la resistencia o resistor) es: I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios.
De la misma manera, de la fórmula se puede despejar la tensión en función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V = I * R. Así si se conoce la corriente y la resistencia se puede obtener la tensión entre los terminales de la resistencia, así: V = 2 Amperios * 6 ohms = 12 V
Es interesante ver que la relación entre la corriente y la tensión en una resistencia siempre es lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor de la resistencia. Así, a mayor resistencia mayor pendiente. Ver gráfico abajo.
Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.
Triángulo de la ley de Ohm

V = I x R I = V / R R = V / I
- Con la resistencia fija. La corriente sigue a la tensión. Un incremento en la tensión, significa un incremento en la corriente y un incremento en la corriente significa un incremento en la tensión.

- Con el voltaje fijo. Un incremento en la corriente, causa una disminución en la resistencia y un incremento en la resistencia causa una disminución en la corriente
- Con la corriente fija. El voltaje sigue a la resistencia. Un incremento en la resistencia, causa un incremento en el voltaje y un incremento en el voltaje causa un incremento en la resistencia
Para tres valores de resistencia diferentes, un valor en el eje vertical (corriente) corresponde un valor en el eje horizontal (voltaje).

Bibliografía:
http://www.unicrom.com/Tut_leyohm.asp

http://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtml

http://www.aikenamps.com/OhmsLaw.htm


Reflexión sobre la experiencia en la búsqueda

En mi experiencia, utilizando los nuevos buscadores que antes no sabía ni que existían, me di cuenta que se puede encontrar información mucho mas rápido de lo que acostumbraba. Anteriormente utilizaba únicamente el buscador Google, y a veces yahoo o Hotmail. Ahora estoy sorprendida con el metabuscador porque encontré muchísima información de la cual extraje lo que me pareció más relevante para preparar esta clase. Tengo planeado utilizar este texto como base para la introducción del tema de la ley de Ohm. Explicando primero lo que es la corriente eléctrica, mostrando los esquemas que encontré a los estudiantes, para que los que son visuales lo comprendan mejor. Para los auditivos pienso dar la explicación verbalmente, y para los kinestésicos planeo llevarlos al laboratorio para que experimenten directamente con los materiales y el equipo de medición, como son los multímetros y las fuentes de voltaje. En la búsqueda también encontré un video en youtube acerca de la ley de Ohm, y también planeo proyectarlo en la clase, para hacerla mas completa.