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Fisica 3° · 2024
Libro de Física 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

135/273

Tema 10: Ley de Ohm — voltaje, corriente, resistencia y potencia

📄 introduccion fisica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

  1. El cableado se dimensiona según la corriente demandada (I = V/R); un cable delgado sobrecalienta (P = I^2R) y puede causar incendio. 2) Ejemplos: calefactores, bombillas (I = 120/240 = 0{,}5\,\text{A}), cables con caída de voltaje V = IR y elementos calefactores de la nevera.
fisica ⭐ Dificultad 1/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 135

Fisica 3° · 2024

1
Ejercicio 1

(Pregunta de saberes previos)

¿Por qué los electrodomésticos necesitan un cableado específico?

Porque cada aparato consume una potencia distinta, y la potencia depende de la corriente que circula por él. Aplicando la ley de Ohm, I = \frac{V}{R}, si la resistencia R del cable es pequeña, la corriente I puede ser muy grande para un mismo voltaje V = 120\,\text{V} de la red doméstica. Esa corriente elevada calienta el cable según el efecto Joule, P_{\text{calor}} = I^{2} R, y un cable de sección inadecuada puede sobrecalentarse y causar un incendio.

  1. Un lavadora puede consumir hasta 10\,\text{A}: se necesita un cable de mayor sección.
  2. Un televisor consume cerca de 1\,\text{A}: basta un cable delgado.
  3. Por eso los fabricantes exigen cableados con sección y material (cobre) adecuados para cada corriente nominal.
Respuesta

El cableado se elige según la corriente que el aparato demanda; un cable demasiado delgado se sobrecalienta por P = I^{2}R y puede generar riesgo de incendio.

2
Ejercicio 2

(Pregunta de saberes previos)

Situaciones diarias donde el flujo de corriente y la resistencia están involucrados.

  1. Calefactor eléctrico: la resistencia metálica del calefactor (R \approx 20\,\Omega) transforma la energía eléctrica en calor; con V = 120\,\text{V}, I = \frac{V}{R} = \frac{120\,\text{V}}{20\,\Omega} = 6\,\text{A}.
  2. Bombilla incandescente: el filamento de tungsteno ofrece alta resistencia (R \approx 240\,\Omega); con V = 120\,\text{V}, I = \frac{120\,\text{V}}{240\,\Omega} = 0{,}5\,\text{A} y la potencia disipada es P = VI = 120\,\text{V} \times 0{,}5\,\text{A} = 60\,\text{W}.
  3. Cortina metálica de la nevera: la corriente que atraviesa la cortina la calienta y la cortina se encoge, cerrando la compresora: hay corriente y resistencia trabajando juntas.
  4. Cables de la red eléctrica de una casa: presentan resistencia propia; si la casa está lejos del transformador, hay una caída de voltaje V_{\text{caída}} = I R_{\text{cable}}.
  5. Encendedor eléctrico: el nichromo (R \approx 30\,\Omega) se pone al rojo vivo por el calentamiento Joule al circular corriente.

Resumen conceptual de la página

La ley de Ohm relaciona tres magnitudes de un circuito:

I = \frac{V}{R}

  • I: intensidad de corriente eléctrica, en amperios (\text{A}).
  • V: diferencia de potencial o voltaje, en voltios (\text{V}).
  • R: resistencia eléctrica, en ohmios (\Omega).

De la ley de Ohm se deducen las dos formas equivalentes: V = I R y R = \frac{V}{I}. En series, la resistencia total es la suma: R_{\text{eq}} = R_1 + R_2 + \cdots; en paralelo: \frac{1}{R_{\text{eq}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots. La potencia disipada en un resistor es P = VI = I^{2}R = \frac{V^{2}}{R}, expresión que explica el calentamiento de Joule. El criterio CE.CN.F.5.11 exige demostrar experimentalmente estas magnitudes en circuitos con baterías, considerando la resistencia interna de la fuente.

Respuesta

Ejemplos: calefactores y bombillas (conversión de energía eléctrica en calor por P = VI = I^{2}R), cables de la instalación doméstica (caída de voltaje V = IR) y elementos calefactores de la nevera.

Contenido de la página

TEMA 10: Ley de Ohm

![Diagrama: corriente como fuente de campo magnético; fuerza sobre una corriente en un campo magnético; circuito con resistencia R y la relación I = V/R](Ilustración del texto de Física, pág. 134)

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

CE.CN.F.5.11. Demostrar mediante la experimentación el voltaje, la intensidad de corriente eléctrica, la resistencia (considerando su origen atómico-molecular) y la potencia (comprendiendo el calentamiento de Joule), en circuitos sencillos alimentados por baterías o fuentes de corriente continua (considerando su resistencia interna).

OBJETIVOS

OG.CN.10. Apreciar la importancia de la formación científica, los valores y actitudes propios del pensamiento científico, y adoptar una actitud crítica y fundamentada ante los grandes problemas que hoy plantean las relaciones entre ciencia y sociedad.

Saberes previos

¿Alguna vez te has preguntado por qué los electrodomésticos necesitan un cableado específico?

¿Puedes pensar en situaciones diarias donde el flujo de corriente eléctrica y la resistencia estén involucrados?


Ley de Ohm: para un conductor a temperatura constante, la intensidad de corriente es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del conductor:

I = \frac{V}{R}

Ejemplos resueltos

Un calefactor eléctrico conectado a 120 V tiene una resistencia de 20 Ω. ¿Qué corriente consume y cuánta potencia disipa?

  1. Ley de Ohm: I = \frac{V}{R} = \frac{120\,\text{V}}{20\,\Omega} = 6\,\text{A}. 2. Potencia: P = VI = 120\,\text{V} \times 6\,\text{A} = 720\,\text{W}. 3. Verificación con P = I^{2}R = (6)^{2}(20) = 720\,\text{W}, igual resultado.

Tabla

Magnitud Símbolo Unidad Relación
Voltaje V voltios (\text{V}) V = I R
Intensidad de corriente I amperios (\text{A}) I = V/R
Resistencia R ohmios (\Omega) R = V/I
Potencia P vatios (\text{W}) P = VI = I^{2}R = V^{2}/R

Diagrama

flowchart LR
  V[ Voltaje V en voltios ] -->|I = V / R| C[ Corriente I en amperios ]
  R[ Resistencia R en ohmios ] -->|opone al paso| C
  C --> P[ Potencia P = V·I = I²R en vatios ]
  P --> J[ Calentamiento de Joule ]

Fórmulas y ecuaciones

Ley de Ohm: I = \frac{V}{R}

Potencia eléctrica: P = VI = I^{2}R = \frac{V^{2}}{R}

I = \frac{V}{R}

V = I R

R = \frac{V}{I}

P = V I

P = I^{2} R

P = \frac{V^{2}}{R}

V_{@@MATH_0@@\text{int}}

Glosario (7)

Ley de Ohm
Relación que establece que la corriente que circula por un conductor es igual al voltaje aplicado dividido entre su resistencia: I = V/R.
Voltaje (diferencia de potencial)
Trabajo realizado por unidad de carga al moverse entre dos puntos de un circuito; se mide en voltios (V).
Intensidad de corriente eléctrica
Carga eléctrica que atraviesa una sección del conductor por unidad de tiempo; se mide en amperios (A).
Resistencia eléctrica
Oposición que presenta un conductor al paso de la corriente, origen atómico-molecular (colisiones de electrones con la red del material); se mide en ohmios (Ω).
Potencia eléctrica
Ritmo con que se transforma energía eléctrica en otras formas (calor, luz, trabajo); P = VI = I²R = V²/R, se mide en vatios (W).
Calentamiento de Joule
Efecto por el cual un conductor con resistencia se calienta al atravesarlo corriente eléctrica, con P = I²R.
Resistencia interna de la fuente
Resistencia propia de una batería o generador que provoca una caída de voltaje V_int = I·R_int al circular corriente.

Preguntas para practicar

¿Por qué los electrodomésticos necesitan un cableado específico?

Porque la corriente que demanda cada aparato depende de su resistencia (I = V/R); un cable de sección inadecuada se sobrecalienta por el efecto Joule (P = I²R), eleva el riesgo de incendio y causa caídas de voltaje (V = IR).

¿Puedes pensar en situaciones diarias donde el flujo de corriente eléctrica y la resistencia estén involucrados?

Bombillas incandescentes y calefactores (conversión de energía eléctrica en calor mediante resistencias), cables de la instalación eléctrica doméstica (caída de voltaje V = IR) y elementos calefactores de electrodomésticos como la nevera.

¿Por qué la resistencia se relaciona con el origen atómico-molecular de los materiales?

Al moverse los electrones libres chocan con los iones de la red cristalina del material, lo que se opone al paso de la corriente; materiales con mayor densidad de iones o mayor colisión (como el nichromo) presentan mayor resistencia, según R = ρL/A.

Temas y conceptos clave

Ley de OhmVoltaje, corriente y resistenciaPotencia eléctrica y calentamiento de JouleCriterio de evaluación CE.CN.F.5.11Saberes previos: cableado de electrodomésticosley de Ohm $I=V/R$intensidad de corriente eléctricadiferencia de potencial (voltaje)resistencia eléctricapotencia eléctricacalentamiento de Jouleresistencia interna de la fuentecableado según corriente nominal

Fuentes y referencias

  • https://h9.cl/t2jiq (fuente de la ilustración citada en el texto)
¿Te fue útil esta página?

Figuras de la página (1)

Ilustración de dos manos sosteniendo una bombilla encendida, representando ideas y conocimientos previos.
Figura 2 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué dice la ley de Ohm y cómo se escribe su fórmula?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Por qué los electrodomésticos necesitan un cableado específico?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué relación existe entre corriente eléctrica, resistencia y potencia eléctrica?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Unidad eléctrica: carga, corriente y campo eléctrico
  • • Magnitudes eléctricas: voltaje (V), intensidad (I) y resistencia (R)
  • • Unidades: voltio (V), amperio (A), ohmio (Ω) y vatio (W)
  • • Lectura de símbolos de circuitos eléctricos simples
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Desarrollo experimental de la ley de Ohm: medición de voltaje, corriente y resistencia en circuitos simples con baterías, incluida la resistencia interna de la fuente
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1048 caracteres

TEMA 10:

Ley de Ohm

I

Corriente en Fuerza sobre una corrie nte en un ley de Ohm campo magnético R

. o Corriente como fuente de campo magnétic o.

Fuente: httpsi//n9.clt2jiq

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

CE.CN.F.5.11. Demostrar mediante la experimentación el voltaje, la intensidad de corriente eléctrica, la resistencia (considerando su origen atómico-molecular) y la potencia (comprendiendo el calentamiento de Joule), en circuitos sencillos alimentados por baterías o fuentes de corriente continua (considerando su resistencia interna).

OBJETIVOS

OG.CN.10. Apreciar la importancia de la formación científica, los valores y actitudes propios del pensamiento científico, y, adoptar una actitud crítica y fundamentada ante los grandes problemas que hoy plantean las relaciones entre ciencia y sociedad.

Saberes previos ¿Alguna vez te has preguntado por qué los electrodomésticos necesitan un cableado específico? ¿Puedes pensar en situaciones diarias donde el flujo de corriente eléctrica y la resistencia estén involucrados?

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