Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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La ley de Ohm y la resistencia eléctrica


Comprender la electricidad es una parte esencial de la física, y dos conceptos fundamentales en este campo son la ley de Ohm y la resistencia eléctrica. Estos conceptos nos permiten entender cómo se comportan las corrientes eléctricas en componentes como materiales conductores, resistencias, cables y circuitos.

¿Qué es la ley de Ohm?

La ley de Ohm es un principio básico en electrónica e ingeniería eléctrica que relaciona la corriente eléctrica que fluye a través de un conductor con la tensión a través de él y su resistencia. Se puede expresar fácilmente utilizando la fórmula:

V = I * R

Donde:

  • V es la tensión en el conductor en voltios (V)
  • I es la corriente que fluye a través del conductor en amperios (A)
  • R es la resistencia eléctrica ofrecida por el conductor en ohmios (Ω)

Comprendiendo los conceptos

Tensión (V)

La tensión es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en un circuito. Es la fuerza motriz que empuja la corriente eléctrica a través de un conductor. Cuanta más tensión tenemos, más energía potencial está disponible para mover electrones a través del conductor.

Corriente (I)

La corriente es la cantidad de carga eléctrica que pasa a través de un punto en un circuito por unidad de tiempo. Se mide en amperios. Un amperímetro es un instrumento comúnmente usado para medir la corriente en un circuito. El flujo de corriente se puede comparar con el agua que fluye a través de una tubería. Cuanto más grande es la tubería (o el cable), más fácil es para el agua (o los electrones) pasar a través de él.

Resistencia (R)

La resistencia es una medida de cuánto resiste una sustancia u objeto el flujo de corriente eléctrica. Se mide en ohmios (Ω). En el contexto de nuestra analogía de la tubería, la resistencia puede considerarse como una constricción o bloqueo en una tubería. Esto dificulta el paso de la corriente (o el agua). Mayor resistencia significa menos corriente para una tensión dada.

Visualización de la ley de Ohm

Para entender mejor la ley de Ohm, visualicemos estas relaciones. Considere el concepto de agua fluyendo a través de tuberías como paralelo a la electricidad fluyendo a través de cables.

Tensión

En el ejemplo visual anterior, la longitud de las líneas azules dentro de la tubería representa la tensión. Estas líneas empujan electrones (como el agua) a través de la tubería gris (cable). Cuando la resistencia es alta, la tubería se vuelve más estrecha, reduciendo el flujo de corriente, lo que está representado por el grosor de las líneas azules.

Aplicando la ley de Ohm: Ejemplos

Ejemplo 1: Calcular la tensión

Si la resistencia de una bombilla en un circuito es de 5Ω y la corriente que fluye a través de ella es de 2A, ¿cuál es la tensión a través de la bombilla?

Aplicando la ley de Ohm:

V = I * R = 2A * 5Ω = 10V

Por lo tanto, la tensión a través de la bombilla es 10V.

Ejemplo 2: Determinación de la corriente

Supongamos que un resistor tiene una resistencia de 8Ω y una batería suministra una tensión de 16V a través de él. ¿Cuál es la corriente que fluye a través del resistor?

Reorganizando la ley de Ohm para resolver la corriente:

I = V / R = 16V / 8Ω = 2A

Por lo tanto, la corriente que fluye a través del resistor es 2A.

Ejemplo 3: Encontrar resistencia

Cuando se aplica una tensión de 20V a un cable y fluye una corriente de 4A, ¿cuál es la resistencia del cable?

Reorganizando la ley de Ohm para encontrar resistencia:

R = V / I = 20V / 4A = 5Ω

Por lo tanto, la resistencia del cable es 5Ω.

Influencia del material en la resistencia

Diferentes materiales ofrecen diferentes niveles de resistencia al flujo de corriente. Los conductores como el cobre y el aluminio tienen baja resistencia, permitiendo que los electrones fluyan fácilmente, mientras que los aislantes como el caucho y el vidrio tienen una resistencia muy alta. Por eso se utilizan materiales conductores para hacer cables, mientras que se utilizan materiales aislantes para recubrirlos.

Resistores en el circuito

Los resistores son componentes que aplican una resistencia específica a un circuito. Se utilizan para controlar los niveles de tensión y corriente en los circuitos electrónicos. Los resistores aseguran que los componentes reciban la tensión y la corriente correctas, protegiéndolos de daños.

Resistencia en serie y en paralelo

Cuando los resistores están conectados en serie, sus resistencias se suman. Para los resistores R1, R2 y R3 conectados en serie, la resistencia total Rtotal está dada por:

Rtotal = R1 + R2 + R3

Cuando los resistores están conectados en paralelo, la resistencia total disminuye y se expresa de la siguiente manera:

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Comprendamos el concepto de resistores en serie y en paralelo:

Visualización de conexión en serie

R1R2R3

Visualización de conexión en paralelo

R1R2R3

Comprendiendo la conductividad

El inverso de la resistencia se llama conductividad y nos indica qué tan bien un material puede conducir corriente eléctrica. Los materiales con alta conductividad tienen baja resistencia y permiten que fluya más corriente a través de ellos. Por ejemplo, la plata es uno de los mejores conductores de electricidad.

Factores que afectan la resistencia

Varios factores afectan la resistencia de un material:

  • Tipo de material: Diferentes materiales naturalmente proporcionan diferentes niveles de resistencia.
  • Longitud: Cuanto más largo es el conductor, mayor es la resistencia.
  • Área de sección transversal: Los conductores más anchos tienen menor resistencia porque proporcionan más espacio para que los electrones fluyan.
  • Temperatura: A medida que la temperatura aumenta, la resistencia también aumenta porque los átomos en el conductor vibran más, dificultando el paso de los electrones.

Importancia de la ley de Ohm

La ley de Ohm es importante en el diseño y análisis de circuitos eléctricos y electrónicos. Al conocer dos de las tres variables (tensión, corriente, resistencia), puede determinar fácilmente la tercera. Esto ayuda a diseñar circuitos seguros y funcionales.

Más allá de los circuitos simples

Si bien la ley de Ohm es simple, las aplicaciones del mundo real involucran circuitos complejos que contienen varios componentes, cada uno de los cuales contribuye a la resistencia total y otras características eléctricas. Los ingenieros eléctricos utilizan la ley de Ohm junto con las leyes de Kirchhoff, condensadores e inductores para diseñar circuitos más complejos.

Conclusión

La ley de Ohm es una conexión esencial para entender la electricidad y los circuitos. Forma la base de la ingeniería eléctrica y la electrónica, haciendo posible predecir cómo la tensión, la corriente y la resistencia afectarán los circuitos y sus componentes. Comprender estos conceptos es importante para cualquier persona que estudie o siga una carrera en las ciencias físicas y la tecnología.


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