Calculadora de la ley de Ohm – V = I × R
Calcule el voltaje, la corriente, la resistencia o la potencia utilizando la ley de Ohm (V = IR). Esta calculadora científica en línea gratuita le da resultados instantáneos.
Ley de Ohm: La base de la electrónica
La Ley de Ohm es una de las relaciones más fundamentales en la ingeniería eléctrica y la física, formulada por el físico alemán Georg Simon Ohm en 1827 y publicada en su innovador trabajoLas cadenas galvanizadas, elaboradas matemáticamente, esta ley empírica describe la relación entre voltaje, corriente y resistencia en un circuito eléctrico.
V = I × R
dondeVes el voltaje (diferencia de potencial) medido en voltios (V),Ies la corriente eléctrica medida en amperios (A), yRes la resistencia medida en ohmios (Ω). Un volt se define como la diferencia de potencial que impulsa un ampero de corriente a través de un ohmio de resistencia.
De esta única ecuación, se puede derivar cualquiera de las tres cantidades cuando se conocen las otras dos:
- Tensión:V = I × R (voltios = amperios × ohmios)
- En la actualidad:I = V / R (amperios = voltios / ohmios)
- Resistencia:R = V / I (ohms = voltios / amperios)
Esto hace que la Ley de Ohm sea el punto de partida universal para prácticamente todos los cálculos en el diseño de circuitos, ingeniería eléctrica y resolución de problemas electrónicos.
Es importante entender que la ley de Ohm se aplica aÓmmica(lineal) materiales <unk> sustancias en las que la relación V / I permanece constante independientemente de la magnitud de la tensión aplicada. Ejemplos comunes incluyen conductores metálicos como cobre, aluminio y alambre de nicromo a temperatura constante. Dispositivos no ohmicos como diodos, termistores y transistores no siguen esta relación lineal, aunque la ley de Ohm todavía se utiliza como una aproximación local en el análisis de señales pequeñas.
Potencia: la cuarta variable (P = V × I)
Si bien la ley de Ohm relaciona voltaje, corriente y resistencia, la mayoría de los circuitos prácticos también requieren una comprensión de la potencia eléctrica <unk> la velocidad a la que la energía eléctrica se convierte en calor, luz, movimiento u otras formas de energía. La potencia se mide en vatios (W), y para los circuitos de CC la relación fundamental es:
P = V × I(vatios = voltios × amperios)
Al sustituir las expresiones de la Ley de Ohm por V o I, se pueden derivar varias fórmulas de potencia equivalentes:
| Formulación | Variables conocidas | Unidades |
|---|---|---|
| P = V × I | Tensión y corriente | W = V × A |
| P = I2 × R | Corriente y resistencia | La velocidad de la luz es igual a la de la luz solar. |
| P = V2 / R | Tensión y resistencia | La velocidad de salida es igual a la velocidad de salida. |
Estas doce relaciones totales (tres para V, I, R y tres para P) forman el denominadoLa rueda de la ley de Ohm or Triángulo de poder, una tabla de referencia utilizada constantemente por electricistas e ingenieros. Por ejemplo, un LED automotriz de 12 V que dibuja 0.5 A consume P = 12 × 0.5 = 6 W. Una bombilla incandescente de 100 W que funciona con energía doméstica de 120 V dibuja I = 100/120 ≈ 0.83 A y tiene una resistencia de funcionamiento de R = 1202/100 = 144 Ω.
Comprender la potencia es fundamental para la selección de componentes. Cada resistencia, cable, conector y semiconductor tiene una potencia máxima (o corriente) nominal. Exceder esa calificación causa sobrecalentamiento, avería de aislamiento y riesgos potenciales de incendio. Una resistencia de un cuarto de vatio (0,25 W), el tipo de agujero más común, no debe disipar más de 0,25 W continuamente; las aplicaciones de mayor potencia requieren 1 W, 2 W, 5 W, o incluso resistores de potencia de alambre con una potencia nominal de 50 W o más.
La rueda de la ley de Ohm: Las 12 fórmulas de un vistazo
Los ingenieros y los electricistas utilizan una tabla de referencia circular que deriva todas las ecuaciones posibles de V, I, R y P. Este es el conjunto completo:
| Resolver para | Fórmula uno | La fórmula 2 | La fórmula 3 |
|---|---|---|---|
| Volumen (V) | V = I × R | V = P / I | V = √(P × R) |
| Corriente (I) | I = V / R | I = P / V | I = √(P / R) |
| Resistencia (R) | R = V / I | R = V2 / P | R = P / I2 |
| Potencia (P) | P = V × I | P = I2 × R | P = V2 / R |
Por ejemplo, si conoce la corriente (I = 3 A) y la resistencia (R = 47 Ω), el voltaje es V = 3 × 47 = 141 V y la potencia es P = 32 × 47 = 423 W. Esta técnica de búsqueda ahorra tiempo y elimina errores algebraicos, especialmente durante el trabajo de campo o los exámenes.
Circuitos de resistencias en serie y en paralelo
Los circuitos reales rara vez consisten en una sola resistencia. Comprender cómo se combinan las resistencias en series y configuraciones paralelas es esencial para aplicar la Ley de Ohm a diseños prácticos.
Circuitos de serie
Resistencias enlas seriesllevan la misma corriente, y sus resistencias suman directamente:
R_total = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
La tensión total a través de la cadena de serie es igual a la suma de las caídas de tensión individuales: V_total = V1 + V2 + ... + Vn. Esta es la Ley de Tensión de Kirchhoff (KVL). Por ejemplo, tres resistencias de 100 Ω en serie tienen una resistencia total de 300 Ω. Con 12 V aplicados, la corriente es I = 12/300 = 0.04 A (40 mA), y cada resistencia cae V = 0.04 × 100 = 4 V.
Circuitos paralelos
Resistencias enparalelocomparten la misma tensión, y los recíprocos de sus resistencias suman:
En el caso de las empresas de seguros, el importe de las pérdidas y de las pérdidas se calculará de acuerdo con el método de cálculo de las pérdidas y pérdidas.
Para dos resistencias: R_total = (R1 × R2) / (R1 + R2). Tres resistencias de 100 Ω en paralelo producen R_total = 100/3 ≈ 33.3 Ω. La corriente total se divide entre las ramas de acuerdo con la Ley de corriente de Kirchhoff (KCL): I_total = I1 + I2 + ... + In.
| Configuración | Resistencia total | Comportamiento actual | Comportamiento de la tensión |
|---|---|---|---|
| Las series | R1 + R2 + ... Rn | Lo mismo en todo. | Dividido entre los componentes |
| Paralelo | En el caso de los vehículos de las categorías M2, M3, N2 y N3 | Dividido entre las ramas | Lo mismo en todos |
Aplicaciones prácticas de la ley de Ohm
La Ley de Ohm no es simplemente una fórmula de aula <unk> es utilizada diariamente por millones de ingenieros, técnicos, aficionados y estudiantes en todo el mundo.
Dimensión de las resistencias LED:Los LED requieren una resistencia limitadora de corriente para evitar el agotamiento. La fórmula es R = (V_supply − V_forward) / I_desired. Para un LED rojo típico con V_forward = 2.0 V a I = 20 mA en una fuente de 5 V: R = (5 − 2) / 0.020 = 150 Ω. La potencia disipada en la resistencia: P = 0.0202 × 150 = 0.06 W, dentro de la clasificación de una resistencia de un cuarto de vatio.
Selección de fusibles y disyuntores:Calcule el consumo máximo de corriente esperado de un circuito para elegir la calificación de fusibles correcta. Un calentador de espacio de 1500 W en un circuito de 120 V consume I = 1500/120 = 12,5 A, por lo que un interruptor de circuito de 15 A es apropiado con cierto margen de seguridad.
Selección del calibre del alambre:La caída de voltaje a través de un cable de resistencia R_wire que lleva corriente I es V_drop = I × R_wire. Para una carga de 20 A sobre 30 metros de cable de cobre AWG 12 (R ≈ 0.00521 Ω / m), V_drop = 20 × (0.00521 × 60) = 6.25 V <unk> una caída del 5,2% en un circuito de 120 V, que está en el límite superior del máximo recomendado por NEC del 3<unk>5%.
Resistencia interna de la batería:Las baterías reales tienen resistencia interna r. El voltaje terminal bajo carga es V_terminal = EMF − I × r. Una batería de automóvil de 12 V con r = 0.05 Ω que suministra 200 A a un motor de arranque entrega V = 12 − (200 × 0.05) = 2 V <unk> explicando por qué las luces se atenuan durante el arranque del motor.
Distribuidores de tensión:Dos resistencias en serie crean un divisor de voltaje: V_out = V_in × R2/(R1 + R2). Esto se usa en circuitos de sensores, ajuste de nivel de audio y entradas de referencia ADC. Un divisor de 10 kΩ / 10 kΩ reduce a la mitad el voltaje de entrada.
Análisis térmico:En la electrónica de potencia, conocer la potencia disipada en un componente (P = I2R) permite a los ingenieros calcular el aumento de temperatura utilizando la resistencia térmica (°C / W) y seleccionar los disipadores de calor adecuados.
Valores y códigos de color de los resistores comunes
Las resistencias se fabrican en series de valores estándar, la más común es la serie E12 (10% de tolerancia), que proporciona 12 valores por década:
| Valores de E12 (Ω) | Código de color (4 bandas) | La tolerancia |
|---|---|---|
| 10 | Marrón, negro, negro y plateado | ± 10% |
| 22 | Rojo-rojo-negro-plata | ± 10% |
| 47 | Amarillo - Violeta - Negro - Plata | ± 10% |
| 100 y 100 | Marrón-Negro-Marrón-Plata | ± 10% |
| - ¿ Qué ? | Rojo-rojo-marrón-plata | ± 10% |
| 470 y | Amarillo - Violeta - Marrón - Plata | ± 10% |
| 1000 (1 kΩ) | Marrón, negro, rojo y plateado | ± 10% |
| 4.700 (4.7 kΩ) | Amarillo - Violeta - Rojo - Plata | ± 10% |
| 10 000 (10 kΩ) | Marrón, negro, naranja y plateado | ± 10% |
| 100 000 (100 kΩ) y | Marrón, negro, amarillo y plateado | ± 10% |
| 1 millón (1 MΩ) | Marrón, negro, verde y plateado | ± 10% |
Para una mayor precisión, las series E24 (5% de tolerancia, banda dorada) y E96 (1% de tolerancia, 5 bandas) ofrecen incrementos más finos. Las resistencias de montaje en superficie utilizan un sistema de marcado numérico: "472" significa 47 × 102 = 4,700 Ω (4.7 kΩ).
Unidades, prefijos y conversiones
Las cantidades eléctricas abarcan muchos órdenes de magnitud. Los prefijos SI ayudan a expresar concisamente valores muy grandes o muy pequeños:
| Prefijo | Símbolo | Multiplicador | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| el mega | M | 106 de las | 1 MΩ = 1 000 000 Ω |
| el kilo | k | 10 y 3 | 4.7 kΩ = 4.700 Ω |
| — | — | 100 y 100 | 330 Ω |
| y | m | 10 - 3 | 250 mA = 0,250 A |
| el micro | μ | 10 - 6 | 50 μA = 0,000050 A |
| el nano | n | 10 - 9 | 10 nA = 0,000000010 A |
Cuando se aplica la ley de Ohm, siempre asegúrese de unidades consistentes. Si la resistencia está en kΩ y el voltaje en V, la corriente resultante será en mA (V / kΩ = mA). Conversiones comunes: 1 kΩ = 1,000 Ω; 1 mA = 0.001 A; 1 mW = 0.001 W; 1 kWh = 3,600,000 J = 3.6 MJ. La factura de los servicios públicos de energía en kilovatios-hora (kWh): una bombilla de 100 W funcionando durante 10 horas consume 1 kWh.
Preguntas frecuentes
¿Se aplica la ley de Ohm a todos los componentes?
La ley de Ohm se aplica a los conductores ohmicos (lineales) donde la resistencia es constante independientemente del voltaje. Ejemplos comunes incluyen cables metálicos (cobre, aluminio), resistores de película de carbono y elementos de calentamiento de nicromo a temperaturas estables. No se aplica estrictamente a los componentes no ohmicos como diodos, LEDs, transistores y tubos de descarga de gas, que tienen características de tensión-corriente (V-I) no lineales. Sin embargo, los modelos de señales pequeñas de dispositivos no ohmicos a menudo usan una aproximación de resistencia linealizada basada en la ley de Ohm.
¿Cuál es la unidad de resistencia eléctrica?
El ohm (Ω), llamado así por Georg Simon Ohm que formuló la ley en 1827. Un ohm se define como la resistencia que permite que un ampero de corriente fluya cuando se aplica un volt: 1 Ω = 1 V / A. Las resistencias prácticas van desde milliohms (mΩ) para conexiones de alambre y huellas de PCB hasta megaohms (MΩ) para aislamiento y circuitos de alta impedancia. Los superconductores tienen exactamente cero resistencia por debajo de su temperatura crítica.
¿Qué pasa cuando la resistencia es cero?
En la práctica, un cortocircuito causa una corriente extremadamente alta que sobrecalienta rápidamente los conductores, derrite el aislamiento y puede causar incendios o explosiones. Dispositivos de protección como fusibles (que se abren) y disyuntores (que se disparan magnéticamente) están diseñados para interrumpir el circuito en milisegundos antes de que ocurra un daño catastrófico. Los superconductores son la excepción: llevan corriente con cero resistencia y cero pérdida de potencia, pero requieren enfriamiento criogénico.
¿Cómo afecta la temperatura a la resistencia?
Para la mayoría de los metales, la resistencia aumenta linealmente con la temperatura: R(T) = R0 × [1 + α(T − T0) ], donde α es el coeficiente de temperatura de resistencia (TCR). El cobre tiene α ≈ 0.00393 / °C, lo que significa que su resistencia aumenta aproximadamente un 0.4% por grado Celsius. Esta es la razón por la que las bombillas incandescentes dibujan una corriente de entrada alta cuando están frías (baja resistencia) que cae a medida que el filamento se calienta. A la inversa, los semiconductores generalmente tienen un TCR negativo <unk> la resistencia disminuye con la temperatura, que es el principio de funcionamiento de los termistores (tipo NTC).
¿Cuál es la diferencia entre CA y CC en la ley de Ohm?
Para circuitos de corriente continua, la ley de Ohm se aplica directamente: V = IR. En circuitos de corriente alterna, el concepto se extiende a la impedancia (Z), que incluye la resistencia (R), la reactancia inductiva (X_L = 2πfL) y la reactancia capacitiva (X_C = 1/(2πfC). La forma generalizada se convierte en V = I × Z, donde Z = √(R2 + (X_L − X_C) 2) para un circuito RLC en serie. La impedancia se mide en ohms, pero tiene en cuenta la relación de fase entre voltaje y corriente. En DC (f = 0), X_L = 0 y X_C → ∞, por lo que la impedancia se reduce a resistencia pura.
¿Cómo puedo medir la resistencia con un multímetro?
Ajuste su multímetro a la configuración de resistencia (Ω), seleccione un rango apropiado (o use el rango automático) y coloque las sondas a través del componente.Regla clave:el componente debe estar desconectado del circuito (desenergizado) para obtener una lectura precisa <unk> de lo contrario, el multímetro mide la combinación paralela del componente y el resto del circuito. Para las pruebas en el circuito, mida la tensión a través del componente y la corriente a través de él, luego calcule R = V / I. Los multímetros digitales generalmente miden la resistencia aplicando una pequeña corriente conocida y midiendo la tensión resultante.
¿Qué es la ley de voltaje de Kirchhoff (KVL)?
KVL establece que la suma de todas las caídas de voltaje alrededor de cualquier bucle cerrado en un circuito es igual a cero: ΣV = 0. Equivalentemente, la suma de las subidas de voltaje (fuentes) es igual a la suma de las caídas de voltaje (cargas). Esta es una consecuencia directa de la conservación de la energía. Para un circuito en serie simple con una batería (EMF) y dos resistencias: EMF = V1 + V2 = I × R1 + I × R2. KVL es esencial para analizar circuitos con múltiples bucles y se utiliza junto con la ley de Ohm en el análisis de malla.
¿Qué es la Ley actual de Kirchhoff (KCL)?
KCL establece que la corriente total que entra en una unión (nodo) es igual a la corriente total que la deja: ΣI_in = ΣI_out. Esto es una consecuencia de la conservación de carga <unk> la carga no puede acumularse en un nodo. En un circuito paralelo, si 2 A entra en un nodo y se divide en dos ramas, las corrientes de la rama deben sumar 2 A. KCL se utiliza en el análisis nodal junto con la ley de Ohm para resolver circuitos complejos con múltiples ramas.
¿Por qué los circuitos LED necesitan una resistencia de limitación de corriente?
Los LED son dispositivos no ohmicos con una curva V-I muy empinada por encima de su voltaje hacia adelante (típicamente 1.8<unk>3.3 V dependiendo del color). Sin una resistencia en serie, incluso un ligero aumento de voltaje por encima del voltaje hacia adelante causa una oleada de corriente dramática que destruye el LED. La resistencia limita la corriente a un nivel seguro (generalmente 10<unk>20 mA para LED estándar): R = (V_supply − V_forward) / I_desired. Por ejemplo, con una fuente de 5 V y un LED rojo (V_f = 2.0 V R): = (5 − 2) / 0.020 = 150 Ω.
¿Cómo calculo el consumo de energía y el coste de la electricidad?
La energía es potencia multiplicada por el tiempo: E = P × t. La electricidad se factura en kilovatios-hora (kWh): E ((kWh) = P ((W) × t ((horas) / 1000. Una bombilla de 60 W que funciona durante 8 horas utiliza 60 × 8 / 1000 = 0.48 kWh. A una tasa promedio de EE.UU. de $ 0.16 / kWh, eso cuesta $ 0.077 por día o aproximadamente $ 2.30 por mes. Para encontrar la potencia de las cantidades de la Ley de Ohm: P = V × I = I2R = V2/R, luego multiplica por el tiempo de energía. Un calentador de espacio de 2000 W que funciona 5 horas / día cuesta 2 × 5 × 0.16 = $ 1.60/día o ~ $ 48 / mes.