Clase 6:
¿Cuánta corriente circula por un circuito?
Imagina que simplemente conectamos una bombilla a una pila. Como ya hemos visto antes, la batería impulsará a los electrones de los cables del circuito y hará que la bombilla permanezca encencida de manera permantente (al menos hasta que se gaste la pila). El esquema eléctrico de ese circuito sería:
Ahora bien, existe una gran variedad de pilas a nuestra disposición, cada una de ellas se caracteriza por dar un determinado voltaje. Por eso, si te fijas en cualquier pila comprobarás que en algún sitio se indica su voltaje: 1,5V, 3V, 9V…
Algunas de las pilas más utilizadas son las siguientes:
Por tanto, dependiendo de la pila que utilicemos en el circuito de la bombilla la corriente que circulará será mayor o menor. Cuanto mayor sea el voltaje más se iluminará la bombilla, pudiendo incluso llegar a fundirse si el valor es desmasiado grande.
Llegado este punto nos gustaría poder calcular la cantidad de electrones que circulan por un circuito en función de la pila que utilizamos. Ya hemos dicho que cuanto mayor sea el valor de la pila mayor será la corriente que circule, pero ¿cuánto exactamente? Para poder calcularlo hay que conocer un nuevo concepto: la resistencia eléctrica.
La resistencia eléctrica.
Para entender qué es la resistencia eléctrica es bueno imaginarse a los electrones de una corriente eléctrica circulando por un cable como si fueran gotas de agua por una tubería. A medida que se desplazan por el circuito los electrones se van encontrando con los distintos componentes eléctricos del mismo. Pues bien, cada uno de los componentes eléctricos del circuito supone un pequeño obstáculo para los electrones de tal manera que para pasarlo tienen que perder parte de la energía que la pila o la batería les había dado.
La resistencia eléctrica de un componente eléctrico es precisamente lo que se opone un componente eléctrico al paso de la corriente eléctrica.
Un componente con mucha resistencia eléctrica es un componente que a los electrones les cuesta mucho atravesar. Por el contrario, un componente con poca resistencia eléctrica es un componente que los electrones pueden pasar sin demasiado «esfuerzo», es decir, sin perder mucha energía. La abreviatura de la resistencia eléctrica es la letra R.
Como ocurría con la intensidad y con el voltaje, la resistencia también tiene su unidad de medida, en este caso es el ohmio, que se abrevia con la letra Ω (omega) que es la letra O en griego.
Cada componente tiene una resistencia eléctrica distinta. Por ejemplo, un motor pequeño puede tener alrededor de 30Ω de resistencia y una bombilla unos 800Ω.
Por último, como curiosidad, tal vez te preguntes de dónde proceden los nombre de las unidades que hemos visto hasta ahora: los voltios, los amperios y los ohmios. La respuesta es que dichas unidades se pusieron en honor a grandes científicos que hicieron descubrimientos relacionados con la electricidad:
La Ley de Ohm.
Como hemos anticipado en el apartado anterior, existe una relación entre la intensidad eléctrica, el voltaje y la resistencia eléctrica. Dicha relación se conoce como Ley de Ohm ya que fue descubierta por el científico George Ohm.
Lo que Ohm descubrió es que cuanto mayor es la resistencia eléctrica de un componente menor es la intensidad eléctrica (el número de electrones) que pueden circular. En realidad es algo muy lógico. Si la resistencia eléctrica representa la dificultad que tienen los electrones para pasar a través de un componente parece razonable pensar que cuanto mayor sea la resistencia eléctrica menos electrones podrán pasar por dicho componente.
La ley de Ohm suele representarse de la siguiente manera:
\huge V=I \cdot RLo que significa que el voltaje es igual a la intensidad eléctrica multiplicada por la resistencia.
Imagínate que te plantean el siguiente problema:
Problema 1: Calcula el voltaje de la pila del siguiente circuito si sabemos que el motor tiene una resistencia de 40Ω y la intensidad que circula por él es de 2A.
La solución sería:
\large V=I \cdot R=2\cdot40=80VPero ¿que ocurre si en vez de conocer la resistencia y la intensidad conocemos el voltaje y la resistencia? En ese caso en la fómula de la ley de Ohm hay que despejar la intensidad (igual que se hace en el tema de Ecuaciones de la asignatura de matemáticas):
\huge I=\frac{V}{R}Lo que significa que la intensidad eléctrica es igual al voltaje dividido por la resistencia.
Ahora, ya sabrías resolver el siguiente problema:
Problema 2: Calcular la intensidad que circula por el circuito si la pila es de 20V y la resistencia del zumbador es de 5Ω.
La solución sería:
\large I=\frac{V}{R}=\frac{20}{5}=4APor último ¿qué ocurrirá si conocemos tanto el voltaje como la intensidad pero queremos calcular la resistencia del componente? En ese caso debemos despejar la resistencia (R) de la primera fórmula:
\huge R=\frac{V}{I}Lo que significa que la resistencia eléctrica es igual al voltaje dividido por la intensidad.
Problema 3: ¿Podrías ahora calcular la resistencia de la siguiente bombilla si te dicen que el voltaje de la pila es de 40V y la intensidad que circula por la bombilla es de 0,2A?
La solución sería:
\large R=\frac{V}{I}=\frac{40}{0,2}=200\OmegaCon esto ya hemos visto cómo calcular el voltaje, la intensidad o la resistencia en circuitos muy sencillos en los que sólo hay una batería y un componente. En la siguiente página veremos como calcular dichos valores cuando en el circuito hay más de un componente.