Pregrado
  1. Mecánica clásica  1.1. dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. projectile motion  1.1.4. Velocidad relativa  1.1.5. Movimiento circular uniforme  1.1.6. Movimiento circular no uniforme  1.1.7. Sistemas de referencia y transformaciones  1.2. Newton's Laws of Motion  1.2.1. Primera ley del movimiento  1.2.2. Segunda ley del movimiento  1.2.3. Tercera Ley del Movimiento  1.2.4. Aplicaciones de las leyes de Newton  1.2.5. Fricción y sus tipos  1.2.6. Diagrama de Cuerpo Libre  1.2.7. Restricciones y pseudo-fuerzas  1.3. Trabajo y energía  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial en la mecánica clásica  1.3.5. Fuerzas conservativas y no conservativas  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.4. Velocidad y colisiones  1.4.1. Momento lineal  1.4.2. Conservación del momento  1.4.3. Impulso y fuerza de impacto  1.4.4. Colisión elástica e inelástica  1.4.5. Centro de masa y velocidad  1.4.6. Propulsión de Cohetes  1.5. Movimiento rotacional  1.5.1. Torque y Momento Angular  1.5.2. Momento de inercia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energía Rotacional  1.5.5. Movimiento de rodadura  1.5.6. Precesión y movimiento giroscópico  1.6. Fuerza gravitacional  1.6.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.6.2. Energía potencial gravitatoria  1.6.3. Mecánica orbital  1.6.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.6.5. Campo y potencial gravitatorio  1.7. Mecánica de fluidos  1.7.1. Presión y el Principio de Pascal  1.7.2. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  1.7.3. Dinámica de Fluidos y el Principio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidad y la ley de Poiseuille  1.7.5. Tensión superficial y capilaridad  1.8. Oscilaciones y ondas  1.8.1. Movimiento Armónico Simple  1.8.2. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  1.8.3. Oscilaciones acopladas y modos comunes  1.8.4. Propiedades y tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras y el Efecto Doppler  1.8.6. Interferencia de ondas y superposición
  2. Electromagnetismo  2.1. Electrostática  2.1.1. Carga eléctrica y propiedades  2.1.2. Ley de Coulomb  2.1.3. Electric field and electric potential  2.1.4. La Ley de Gauss  2.1.5. Capacitancia y Dieléctrico  2.1.6. Dipolo eléctrico y energía potencial  2.2. Circuitos eléctricos  2.2.1. Corriente y Resistencia  2.2.2. Ley de Ohm  2.2.3. Leyes de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuitos de CA y Reactancia  2.2.6. Electricidad y energía eléctrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos y Fuerzas Magnéticas  2.3.2. La Ley de Ampere  2.3.3. Momento dipolar magnético  2.3.4. Ley de Biot-Savart  2.3.5. Materiales Magnéticos y Histeresis  2.4. Inducción electromagnética  2.4.1. Ley de Faraday  2.4.2. La ley de Lenz  2.4.3. Autoinducción y mutua inducción  2.4.4. Transformadores y Circuitos Inductivos  2.5. Ecuaciones de Maxwell  2.5.1. La ley de Gauss para la electricidad  2.5.2. Ley de Gauss para el magnetismo  2.5.3. La ley de inducción de Faraday  2.5.4. Ley de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas electromagnéticas
  3. Termodinámica  3.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.1. Ley cero de la termodinámica  3.1.2. Primera ley de la termodinámica  3.1.3. Segunda Ley  3.1.4. Tercera Ley  3.2. Calor y trabajo  3.2.1. Transferencia de calor (conducción, convección, radiación)  3.2.2. Expansión térmica  3.2.3. Motores térmicos y refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot y eficiencia  3.3. Mecánica estadística  3.3.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropía y Probabilidad  3.3.3. Función de partición  3.3.4. Estadísticas de Fermi–Dirac y Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexión y refracción  4.1.2. Espejos y lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. El principio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferencia en la óptica de ondas  4.2.2. Difracción  4.2.3. Polarización  4.2.4. Coherencia y holografía
  5. Mecánica cuántica  5.1. Dualidad onda-partícula  5.1.1. Radiación de cuerpo negro en la dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica  5.1.2. Efecto fotoeléctrico  5.1.3. Dispersión Compton  5.1.4. Longitud de onda de De Broglie  5.2. Ecuación de Schrödinger  5.2.1. Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo  5.2.2. Partícula en una caja  5.2.3. Efecto túnel cuántico  5.2.4. Pozos de potencial y obstáculos  5.3. Estados Cuánticos  5.3.1. Función de onda  5.3.2. Operadores cuánticos  5.3.3. Principio de incertidumbre de Heisenberg  5.3.4. Momento angular y espín
  6. Relatividad  6.1. Relatividad especial  6.1.1. Transformaciones de Lorentz  6.1.2. Expansión del tiempo y contracción de la longitud  6.1.3. Energía y momento relativista  6.2. Relatividad general  6.2.1. Principio de Equivalencia  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionales  6.2.4. Agujeros negros y horizontes de eventos
  7. Física del estado sólido  7.1. Estructura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difracción de rayos X  7.1.3. Teoría de bandas  7.1.4. Fonones y vibraciones de red  7.2. Propiedades Eléctricas y Magnéticas  7.2.1. Conductores, Semiconductores e Aislantes  7.2.2. Superconductividad  7.2.3. Efecto Hall
  8. Física nuclear y de partículas  8.1. Estructura Atómica  8.1.1. Modelo Atómico  8.1.2. Energía de enlace nuclear  8.2. Radiactividad  8.2.1. Desintegración alfa, beta, gamma  8.2.2. Vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Estándar  8.3.2. Quarks y Leptones  8.3.3. antimateria  8.3.4. Interacciones fundamentales
  9. Astrofísica y cosmología  9.1. Evolución estelar  9.1.1. Formación estelar  9.1.2. Agujeros negros y estrellas de neutrones  9.1.3. Enanas blancas y supernovas  9.2. Cosmología  9.2.1. La Teoría del Big Bang  9.2.2. Materia oscura y energía oscura  9.2.3. Fondo cósmico de microondas

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Ley de Ohm


La ley de Ohm es uno de los principios fundamentales para entender los circuitos eléctricos. Relaciona voltaje, corriente y resistencia en un circuito y es esencial para analizar el funcionamiento de los circuitos. La ley lleva el nombre del físico alemán Georg Simon Ohm, quien la formuló por primera vez. Su trabajo ha sentado las bases para el diseño moderno de circuitos y la ingeniería eléctrica.

Conceptos básicos de circuitos eléctricos

Antes de entender la ley de Ohm, es importante tener un conocimiento básico de los circuitos eléctricos. Un circuito eléctrico es un camino que permite el flujo de electricidad, compuesto por varios componentes eléctricos como resistencias, capacitores y fuentes de energía. Los componentes básicos de los circuitos eléctricos son:

  • Voltaje (V): Esta es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. El voltaje es lo que impulsa la corriente eléctrica a través de un circuito. Se mide en voltios (V).
  • Corriente (I): Es el flujo de carga eléctrica en un circuito. La corriente se mide en amperios (A).
  • Resistencia (R): Es la oposición al flujo de corriente en un circuito. La resistencia se mide en ohmios (Ω).

Ley de Ohm: relación entre voltaje, corriente y resistencia

La ley de Ohm proporciona una fórmula simple que combina estas tres propiedades fundamentales en los circuitos. Esta ley se expresa de la siguiente manera:

V = I * R

Donde V es el voltaje en voltios, I es la corriente en amperios, y R es la resistencia en ohmios. Esta fórmula nos dice que el voltaje a través de un conductor es igual a la corriente que fluye a través de él por su resistencia. Esta simple relación se puede reorganizar de la siguiente manera:

I = V / R
R = V / I

Estas reorganizaciones nos ayudan a entender cómo un cambio en una cantidad afecta a otras cantidades. La ley de Ohm es fundamental para entender los circuitos eléctricos y su funcionamiento.

Ejemplo visual

Consideremos un circuito simple que consiste en una batería, una resistencia y un cable de conexión. Puedes visualizar un circuito simple usando la siguiente representación:

<--|Battery|----(Resistor)------>
<--|Battery|----(Resistor)------>
Battery --> Current Flow Obstructions

En este ejemplo, la batería proporciona el voltaje, la resistencia se opone a la corriente y la corriente fluye a través de la resistencia desde el terminal positivo de la batería al terminal negativo.

Ejemplo de lección utilizando la ley de Ohm

Ejemplo 1: Determinación de la corriente

Supongamos que tienes un circuito con una resistencia de 5 ohmios y un voltaje de 10 voltios. Para encontrar la corriente que fluye en el circuito, puedes usar la ley de Ohm:

I = V / R

Sustituyendo los valores, obtendrás:

I = 10V / 5Ω = 2A

La corriente que fluye en el circuito es de 2 amperios.

Ejemplo 2: Cálculo de la resistencia

En otro escenario, imagina que sabes que el voltaje en un circuito es de 20 voltios y la corriente que fluye a través de él es de 4 amperios. Para encontrar la resistencia, reorganiza la ley de Ohm de la siguiente manera:

R = V / I

Sustituyendo los valores, obtendrás:

R = 20V / 4A = 5Ω

La resistencia en el circuito es de 5 ohmios.

Ejemplo 3: Encontrar el voltaje

Considera un circuito con una resistencia de 8 ohmios y una corriente de 3 amperios. Para encontrar el voltaje, usa la ley de Ohm:

V = I * R

Sustituyendo los valores, obtendrás:

V = 3A * 8Ω = 24V

El voltaje a través del circuito es de 24 voltios.

Aplicaciones de la ley de Ohm

La ley de Ohm es importante en aplicaciones prácticas, especialmente en el diseño y análisis de circuitos eléctricos. Algunas aplicaciones principales incluyen:

  • Distribución eléctrica: Los ingenieros usan la ley de Ohm para garantizar que los sistemas eléctricos puedan llevar la corriente requerida sin sobrecalentarse o causar daños.
  • Dispositivos electrónicos: Los diseñadores calculan la resistencia adecuada necesaria para los componentes de dispositivos como teléfonos móviles, computadoras y televisores para funcionar de manera segura y eficiente.
  • Consumo de energía: Comprender las relaciones entre voltaje, corriente y resistencia ayuda a diseñar sistemas que reduzcan el desperdicio de energía y aumenten la eficiencia.
  • Medidas de seguridad: La ley de Ohm puede ayudar a diseñar circuitos que eviten sobrecargas y cortocircuitos, reduciendo el riesgo de incendios o daños a la propiedad.

Limitaciones y consideraciones

Aunque la ley de Ohm es ampliamente aplicable, hay limitaciones en su uso. La ley de Ohm supone que la resistencia permanece constante en un rango de voltajes y corrientes, lo que puede no ser cierto para todos los materiales. Por ejemplo:

  • Materiales no óhmicos: Algunos materiales, como los semiconductores o componentes como los diodos, no tienen una resistencia constante, por lo que no obedecen la ley de Ohm en todas las situaciones.
  • Cambios de temperatura: La resistencia en algunos materiales puede cambiar con la temperatura, afectando la aplicación directa de la ley de Ohm.

Conclusión

Entender la Ley de Ohm es fundamental para cualquier persona que estudie o trabaje con circuitos eléctricos. Su simplicidad como fórmula proporciona una profunda comprensión de cómo interactúan los componentes eléctricos, permitiendo el diseño efectivo y la resolución de problemas en sistemas eléctricos. A pesar de su simplicidad, la correcta aplicación de la Ley de Ohm requiere considerar la naturaleza de los materiales y las condiciones bajo las cuales operan.

Exploración adicional

Para aprender más sobre la Ley de Ohm, considera realizar experimentos prácticos con diferentes resistencias y medir voltaje, corriente y resistencia para ver directamente las relaciones. Los kits de laboratorio y los equipos de prueba electrónicos pueden ayudar a proporcionar una comprensión más completa de estos conceptos fundamentales.


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