La ley más importante de la ingeniería eléctrica: la ley de Ohm
Ley de Ohm
El físico alemán Georg Ohm (1787 -1854) estableció experimentalmente que la intensidad de la corriente I que circula por un conductor metálico uniforme (es decir, un conductor en el que no actúan fuerzas externas) es proporcional a la tensión U en los extremos del conductor:
yo = U / R, (1)
donde R— resistencia eléctrica del conductor.
La ecuación (1) expresa la Ley de Ohm para una sección de circuito (que no contiene una fuente de corriente): La corriente en un conductor es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.
La sección del circuito en la que no actúa la fem. (fuerzas externas) se denomina sección homogénea del circuito, por lo que esta formulación de la ley de Ohm es válida para una parte homogénea del circuito.
Ver aquí para más detalles: Ley de Ohm para una sección de un circuito
Ahora consideraremos una sección no homogénea del circuito, donde la FEM efectiva de la sección 1 — 2 se denota por Ε12 y se aplica en los extremos de la sección diferencia de potencial — a través de φ1 — φ2.
Si la corriente fluye a través de conductores fijos que forman la sección 1-2, entonces el trabajo A12 de todas las fuerzas (externas y electrostáticas) realizadas en los portadores de corriente es la ley de la conservación y transformación de la energía igual al calor liberado en el área. El trabajo de las fuerzas realizadas cuando la carga Q0 se mueve en la sección 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
ems E12 también amperaje I es una cantidad escalar. Debe tomarse con signo positivo o negativo, según el signo del trabajo realizado por las fuerzas externas. Si ed. promueve el movimiento de cargas positivas en la dirección seleccionada (en la dirección 1-2), entonces E12> 0. Si las unidades. evita que las cargas positivas se muevan en esa dirección, entonces E12 <0.
Durante el tiempo t, se libera calor en el conductor:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
De las fórmulas (2) y (3) obtenemos:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Dónde
Yo = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
La expresión (4) o (5) es la Ley de Ohm para una sección transversal no homogénea de un circuito en forma integral, que es la ley de Ohm generalizada.
Si no hay fuente de corriente en cierta sección del circuito (E12 = 0), entonces de (5) llegamos a la ley de Ohm para una sección homogénea del circuito
yo = (φ1 — φ2) / R = U / R
Si circuito eléctrico está cerrado, entonces los puntos seleccionados 1 y 2 coinciden, φ1 = φ2; luego de (5) obtenemos la Ley de Ohm para un circuito cerrado:
yo = E / R,
donde E es la fem que actúa en el circuito, R es la resistencia total de todo el circuito. En general, R = r + R1, donde r es la resistencia interna de la fuente de corriente, R1 es la resistencia del circuito externo.Por lo tanto, la ley de Ohm para un circuito cerrado se verá así:
Yo = E / (r + R1).
Si el circuito está abierto, no hay corriente en él (I = 0), entonces de la ley de Ohm (4) obtenemos que (φ1 — φ2) = E12, es decir fem que actúa en un circuito abierto es igual a la diferencia de potencial entre sus extremos. Por lo tanto, para encontrar la fem de una fuente de corriente, es necesario medir la diferencia de potencial entre sus terminales de circuito abierto.
Ejemplos de cálculos de la Ley de Ohm:
Cálculo de la corriente según la ley de Ohm
Cálculo de la resistencia de la ley de Ohm
caída de voltaje
Ver también:
Sobre diferencia de potencial, fuerza electromotriz y voltaje.
Corriente eléctrica en líquidos y gases.
Resistencia eléctrica de los cables.
Magnetismo y Electromagnetismo
Sobre el campo magnético, solenoides y electroimanes
Autoinducción e inducción mutua
Campo eléctrico, inducción electrostática, capacitancia y capacitores
¿Qué es la corriente alterna y en qué se diferencia de la corriente continua?