La Ley de Ohm establece la relación entre el voltaje (V), la corriente (I) y la resistencia (R) en un circuito eléctrico. Es una de las leyes más básicas y fundamentales de la electricidad.
Fórmula:
\( V = I \cdot R \)
Donde:
V = voltaje en voltios (V)
I = corriente en amperios (A)
R = resistencia en ohmios (Ω)
Las leyes de Kirchhoff permiten analizar circuitos complejos donde hay múltiples fuentes de voltaje o ramas. Se dividen en dos:
Ley de Corrientes (Nodo):
La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma
de las que salen.
\( \sum I_{\text{entrante}} = \sum I_{\text{saliente}} \)
Ley de Voltajes (Malla):
La suma algebraica de todos los voltajes en una malla cerrada es
igual a cero.
\( \sum V = 0 \)
La Ley de Joule describe la cantidad de calor producido cuando una corriente eléctrica pasa por un conductor. Este fenómeno ocurre por la resistencia que ofrece el material al paso de los electrones, generando una disipación de energía en forma de calor.
Fórmula principal: \( Q = I^2 \cdot R \cdot t \)
Donde:
Q = calor generado (julios)
I = corriente eléctrica (A)
R = resistencia (Ω)
t = tiempo (s)
También puede expresarse usando la potencia eléctrica:
Fórmula alternativa: \( Q = P \cdot t \)
Donde:
P = potencia disipada (vatios)
t = tiempo (s)
Esta forma es válida porque la potencia eléctrica \( P \) se puede definir como:
\( P = I^2 \cdot R \)
Por lo tanto, si sustituyes esta expresión de la potencia en la fórmula de Joule, obtienes de nuevo la forma original: \( Q = I^2 \cdot R \cdot t \).
Esta ley explica por qué algunos aparatos eléctricos se calientan al usarse, y es clave para entender el consumo energético y la disipación térmica en resistencias.
La Ley de Faraday de la inducción electromagnética indica que un campo magnético variable en el tiempo genera una corriente eléctrica en un conductor.
Fórmula: \( \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \)
Donde: \( \mathcal{E} \) = fuerza electromotriz inducida (voltios) \( \Phi_B \) = flujo magnético (Weber) \( \frac{d\Phi_B}{dt} \) = variación del flujo en el tiempo.
Es la base del funcionamiento de transformadores, generadores y motores eléctricos.
La Ley de Coulomb describe la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales. Es una de las leyes fundamentales del electromagnetismo.
Fórmula: \( F = k_e \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \)
Donde: F = fuerza eléctrica (N) \( q_1, q_2 \) = cargas eléctricas (C) r = distancia entre cargas (m) \( k_e \) = constante de Coulomb (≈ 8.99 × 10⁹ N·m²/C²)
Esta ley es parecida a la ley de la gravitación universal, pero aplicada a las cargas eléctricas.
