Voltaje, corriente, resistencia.
La ley de Ohm es una de las pocas ecuaciones que los ingenieros en ejercicio, los aficionados a la electrónica y los estudiantes de física de secundaria utilizan en algún momento de la misma semana. Vincula las tres magnitudes que definen el comportamiento de un circuito eléctrico simple: voltaje V (la "presión" eléctrica que empuja los electrones), corriente I (la tasa de flujo de electrones) y resistencia R (la oposición a ese flujo). Conociendo dos, puedes encontrar la tercera. Esta calculadora se utiliza para dimensionar resistencias de caída para LEDs, para verificar si un calibre de cable puede transportar una corriente dada sin sobrecalentarse, para calcular la caída de voltaje a través de un sensor en un circuito de microcontrolador, para estimar la potencia disipada por un calentador y para miles de otras tareas en electrónica analógica, sistemas automotrices y trabajos con la red eléctrica de CA. Es la base sobre la que se construyen las leyes de Kirchhoff, los equivalentes de Thevenin y la mayoría de los libros de texto de análisis de circuitos. A pesar de su simplicidad, equivocarse es la causa más común de componentes quemados en la electrónica DIY.
La ley de Ohm en su forma canónica es:
V = I × R
Se reorganiza a I = V / R y R = V / I dependiendo de cuáles dos magnitudes se conozcan. El voltaje V se mide en voltios (V), la corriente I en amperios (A) y la resistencia R en ohmios (Ω). La potencia disipada en el elemento resistivo se calcula mediante:
P = V × I = I² × R = V² / R
Unidades: potencia P en vatios (W). Tenga en cuenta que la ley se aplica estrictamente solo a materiales óhmicos, que incluyen la mayoría de las resistencias, el cable de cobre a temperatura constante y muchos circuitos a niveles de señal bajos. No se aplica sin modificaciones a semiconductores (diodos, transistores), filamentos cuya resistencia cambia con la temperatura, ni a ningún elemento no lineal — esos necesitan su propia curva característica.
El panel acepta cualesquiera dos de las tres magnitudes: Voltaje (V), Corriente (A) y Resistencia (Ω). Deje en blanco la magnitud desconocida y la calculadora la deducirá de las otras dos utilizando la reorganización apropiada. El panel de resultados devuelve la magnitud faltante más la potencia disipada por el elemento — importante porque exceder la potencia nominal de una resistencia la derrite. Se aceptan prefijos de unidad: "5k" para 5 kΩ, "10m" para 10 mA, "3,3" para 3,3 V.
Quiere alimentar un LED rojo típico de 5 mm desde una batería de 9 V. El LED tiene una caída de tensión directa de 2,0 V a su corriente nominal de 20 mA. La resistencia en serie con el LED debe absorber los 9 - 2 = 7 V restantes a 20 mA. Por R = V / I: R = 7 / 0,020 = 350 Ω. El valor común más cercano es 360 Ω o 390 Ω; elija 390 Ω para estar ligeramente por debajo de la corriente nominal, lo que prolongará la vida útil del LED. Potencia disipada en la resistencia: P = I² × R = (0,020)² × 390 = 0,156 W, muy por debajo de la potencia nominal de 0,25 W de una resistencia estándar de un cuarto de vatio. Si utilizara una resistencia de 1/8 W en su lugar, estaría justo dentro de su límite a temperatura ambiente y correría el riesgo de fallo a medida que la resistencia se calentara.
Primero, usar valores de CC para análisis de CA. La CA introduce magnitudes dependientes de la frecuencia (impedancia, reactancia) que se reducen a resistencia pura solo a CC o a frecuencias muy bajas. Segundo, ignorar el coeficiente de temperatura. La resistencia de un cable de cobre aumenta aproximadamente un 0,4 % por grado Celsius; una resistencia de precisión cambia mucho menos. Los circuitos calientes varían. Tercero, exceder la potencia nominal de la resistencia. Una resistencia de 1 W que reciba 2 W se calentará mucho, posiblemente por encima de 300 °C, y eventualmente se carbonizará. Compruebe siempre I² × R. Cuarto, aplicar la ley de Ohm directamente a dispositivos no óhmicos como LEDs o transistores — tienen una caída de tensión directa independiente de la corriente dentro de su rango de funcionamiento. Utilice la caída de tensión directa nominal del LED como una constante en el cálculo de su circuito, no como si fuera una resistencia. Quinto, la trampa de las matemáticas con unidades: confundir miliamperios con amperios. 100 mA son 0,100 A, no 100 A, y la diferencia entre ambos es la diferencia entre un circuito funcional y una protoboard derretida.
Para CC, la ley de Ohm tal como se enuncia es exacta para cualquier conductor óhmico a temperatura constante. Para CA, se generaliza a V = I × Z, donde Z es la impedancia — un número complejo que captura tanto la resistencia como la reactancia de inductores y condensadores, y que depende de la frecuencia. La relación de fase entre V e I en circuitos de CA —adelantada, atrasada o en fase— proviene del signo de la parte imaginaria de Z. El factor de potencia en sistemas industriales trifásicos es el coseno del ángulo de fase y es importante financieramente porque la potencia reactiva le cuesta a la compañía eléctrica pero no se factura como trabajo. A voltajes muy altos o temperaturas muy bajas, los materiales pueden volverse no óhmicos de maneras sorprendentes; la ley de Ohm es uno de los modelos más simples de la física y uno de los más fáciles de romper al cambiar la escala o el material. Para trabajos de electrónica por debajo de 1 GHz y para el análisis eléctrico cotidiano, la forma simple aquí dada es lo que requiere el 95 % del trabajo práctico de circuitos.