Calculadora de la ley de Ohm

Qué dice la ley de Ohm

En un conductor, la corriente que circula es proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia. Escrito corto: V = I · R. Con esa igualdad y sus dos despejes se resuelve casi todo lo que aparece en una protoboard.

Las unidades son las del sistema internacional y conviene respetarlas al pie de la letra: volt para la tensión, ampere para la corriente y ohm para la resistencia. El error más común de toda la electrónica no es la fórmula, es meter miliamperes donde la fórmula pide amperes: 20 mA son 0,02 A, y confundirlos corre el resultado por mil.

La potencia no es parte de la ley de Ohm, es de Joule, pero se calcula con los mismos valores: P = V · I. Se agrega acá porque es la que decide qué resistencia comprar, y una calculadora que la deja fuera te deja armando el circuito con la pieza equivocada.

El triángulo y las doce fórmulas

El triángulo VIR es la muleta de siempre: V arriba, I y R abajo. Tapas con el dedo lo que buscas y lo que queda es la operación. Si tapas la V quedan I y R lado a lado, o sea multiplicación. Si tapas la I queda V sobre R, o sea división.

Con la potencia adentro el triángulo se queda corto y aparecen las doce fórmulas, tres por cada valor:

• Tensión: V = I · R, V = P / I, V = raíz de P · R.
• Corriente: I = V / R, I = P / V, I = raíz de P / R.
• Resistencia: R = V / I, R = V² / P, R = P / I².
• Potencia: P = V · I, P = V² / R, P = I² · R.

Cuál se usa depende de qué par tengas medido, y ese es justamente el trabajo que hace la calculadora de arriba: eliges dos valores cualquiera y ella toma la fórmula que corresponde, sin que tengas que recordar las doce.

La potencia es la que quema

Toda la energía que la resistencia no deja pasar se convierte en calor. Por eso una resistencia tiene dos números y no uno: el valor en ohm y el wattaje que aguanta. La de cuerpo beige que viene en cualquier kit es de 1/4W, es decir 250 mW, y ese número es el límite en el que la pieza se destruye, no el punto en el que trabaja cómoda.

La regla de la mesa es pedir el doble de lo que se disipa. Con ese margen la resistencia no se cocina, su valor no se corre con la temperatura y no te quema el dedo cuando la tocas por error. En números:

Ejercicios resueltos con la ley de Ohm

Estos seis salen todas las semanas en la tienda. Los números están hechos con la misma calculadora de arriba.

Fíjate en la última fila: 12 V sobre 100 Ω disipan 1,44 W, casi seis veces lo que aguanta una resistencia común. Ahí no falla la cuenta, falla la pieza: esa va en 3 W o en una de loza, y es exactamente el aviso que la calculadora te da antes de que la conectes.

El caso del LED, paso a paso

Un LED no obedece la ley de Ohm, así que no se calcula su resistencia interna: se le resta su caída de tensión a la fuente y lo que sobra es lo que le toca a la resistencia. Con 5 V, un LED rojo que cae 2 V y 20 mA de corriente deseada: sobran 3 V, y 3 dividido en 0,02 da 150 Ω. Esa resistencia disipa 60 mW, así que una de 1/4W va sobrada.

Si en vez de 150 Ω pones 220 Ω, que es el valor que todo el mundo tiene a mano, el LED queda en 13,6 mA en vez de 20 mA. Se ve prácticamente igual y dura más. Al revés no: bajar a 100 Ω lo lleva a 30 mA y ahí lo estás gastando.

Cuándo la ley de Ohm no se aplica

Vale para los materiales óhmicos, que son los que mantienen su resistencia constante. Varios componentes de uso diario no lo son:

• LED y diodos. Su curva es exponencial: pasan de no conducir nada a conducir todo en unas décimas de volt. Por eso siempre llevan una resistencia en serie que sí es óhmica.
• Ampolletas incandescentes. El filamento frío mide diez veces menos que caliente, así que el peak de corriente al encenderlas no se predice con el valor medido en frío.
• Termistores NTC y PTC. Justamente su gracia es cambiar de valor con la temperatura, que es como funcionan los sensores de temperatura de las impresoras 3D.
• Condensadores y bobinas en alterna. Ahí ya no hay resistencia sino impedancia, que depende de la frecuencia.

Cómo se comprueba en la mesa

El cálculo se confirma con un multímetro, y la forma de conectarlo no es la misma para cada cosa:

1. La tensión va en paralelo. Las puntas se ponen a los dos lados del componente, con el circuito funcionando.
2. La corriente va en serie. Hay que abrir el circuito y hacer pasar la corriente por el instrumento, con el cable rojo en el jack de amperes. Medir corriente poniendo las puntas en paralelo sobre la fuente es un cortocircuito a través del multímetro y funde su fusible.
3. La resistencia va sola y sin alimentación. El óhmetro inyecta su propia corriente, así que cualquier tensión ajena arruina la lectura. Además, lo que esté en paralelo con la resistencia entra en la medición: levanta al menos una pata.

Y la lectura casi nunca da el número exacto. Una resistencia de 220 Ω con banda dorada promete cualquier valor entre 209 y 231, a lo que se le suma la exactitud del instrumento y la resistencia de las puntas. Que marque 217 Ω está perfecto.

Seguridad, que acá sí importa

Sobre 50 V en continua, o 25 V en alterna, la tensión ya es peligrosa para una persona. Lo que hace daño es la corriente que pasa por el cuerpo, y por la ley de Ohm eso depende de la resistencia de tu piel, que baja muchísimo cuando está húmeda.

La red domiciliaria chilena es de 220 V y 50 Hz. Con eso no se experimenta en protoboard y no se prueban cálculos: toda instalación fija se rige por la NCh Elec. 4/2003 y la ejecuta un instalador autorizado por la SEC. Para practicar están las fuentes de banco, las pilas y los cargadores USB de 5 V, que es donde esta calculadora se usa el 99% de las veces.

Un último detalle que se olvida: los condensadores de filtro de cualquier equipo enchufado guardan más de 300 V continuos incluso con el enchufe afuera. Antes de medir nada adentro, se descargan.

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