Ley de OHM

La ley de Ohm fue formulada por George Simón Ohm que estudió la electricidad y después de realizar varias investigaciones, en 1827 descubrió esta ley. Esta ley que relaciona las magnitudes de:

• Voltaje
• Resistencia
• Intensidad

La ley formulada por George Simón Ohm dice que: la intensidad de carga eléctrica se manifiesta en amperios (A), esta circula por dentro de un circuito eléctrico es directamente proporcional a su tensión eléctrica y a la vez inversamente proporcional a su resistencia. La ley descubierta por George Simón como su propio nombre indica se representa en ohmios (Ω).

¿Cómo podemos calcular la intensidad mediante la ley de Ohms?

Dependiendo la información que tenemos aplicaremos una de las siguientes fórmulas u otras:

I = V / R

V = I · R

R=V / I

• V =Voltaje
• R = Resistencia
• I = Intensidad

La ley de Ohm nos ayuda a encontrar la potencia que tenga un circuito, ya que la potencia es la multiplicación del voltaje y la intensidad. Un circuito está compuesto por átomos los cuales pueden tener cargas positivas o cargas negativas:  protones (+) y electrones (-). Además de esos dos átomos podemos encontrar los neutrones que tienen carga neutra. A continuación, podemos ver un circuito.

El triángulo de la ley de ohm

El triángulo de la ley de Ohm consiste en un truco para recordar la fórmula. Tan solo debemos tapar la variable que queramos obtener.

Tipos de corrientes

Mientras que en una corriente continua (CC) encontramos un flujo continuo, es decir una corriente constante. En una corriente alterna (CA), como su propio nombre indica alterna picos de intensidad de corriente en intervalos regulares.

Podemos encontrar la corriente en paralelo, la cual tiene dos resistencias y puede la corriente por dos caminos.

Aplicaciones de la ley

La ley de Ohm la podemos encontrar en cualquier dispositivo que contenga un circuito eléctrico, por lo que la tenemos presente en nuestro día a día tanto en casa como en otro sitio, ya sea interiores o exteriores. Un ejemplo de aplicación que podemos ver en nuestra vida cotidiana es la nevera, en el momento en el que se conecta a la corriente eléctrica y recibe el voltaje conduciendo la corriente la cual ayuda al enfriamiento de ella, ya se está aplicando esta ley.

El espectro electromagnético

El espectro magnético fue descubierto por Wilhelm Conrad Röntgen, en 1895 fue el encargado de producir radiación electromagnética en las longitudes de onda que hacen referencia a los rayos X. Antes del espectro electromagnético, podemos encontrar el espectro normal el cual fue descubierto por Isaac Newton en 1666, situando diversas lentes junto a un prisma y a través del pudo ver los diferentes colores.

El espectro electromagnético es la agrupación de todas las formas en las que se encuentra la energía radiante. Esta agrupación que junta las frecuencias o longitudes puede descomponerse en una radiación electromagnética. Estas dos magnitudes se encuentran en relación con la velocidad de la luz.

C = constante, es decir, 3.00 x 10⁸ m/s

λ = longitud de onda

f = la frecuencia

Depende de lo que queramos obtener, tan solo deberemos aislar la letra.

Tipos o clasificación de radiaciones electromagnéticas

Dependiendo del tipo de radiación electromagnética se pueden dividir el espectro electromagnético en dos grupos:

Radiaciones ionizantes:

• Rayos X = longitudes de onda más largas, se encuentran antes la radiación ultravioleta. Por ejemplo, los podemos encontrar en el sector de la medicina, más específicamente en tratamientos de cáncer.
• Rayos Gamma = longitudes de ondas más cortas y frecuencia más elevadas. Por ejemplo, este tipo de espectro electromagnético, lo podemos encontrar en la energía nuclear.

Radiaciones no ionizantes:

• Ondas de radio = la frecuencia que se encuentra en este tipo de espectro electromagnético es la más baja. Por ejemplo: internet.
• Microondas = su frecuencia oscila entre 300 MHz y 30 GHz. Por ejemplo: teléfono, móvil o microondas.
• Radiación infrarroja = es la fuente natural con más importancia del Sol, que nos transmite calor. Por ejemplo: la calefacción.
• Luz visible = espectro magnético detectable para los humanos. Por ejemplo: linternas.
• Ultravioleta = su radiación tiene lugar entre la luz visible y la radiación ultravioleta. Este tipo de espectro electromagnético es absorbido por las plantas, porque es la energía encargada de hacer la fotosíntesis.

Según las propiedades de las ondas de luz, podemos encontrar diferentes colores como:

Aplicaciones del espectro electromagnético

Actualmente podemos encontrar el espectro electromagnético de forma muy habitual. Unas de las aplicaciones más comunes que podemos encontrar son: telecomunicaciones, transmisión de información, radares…

Magnetismo terrestre

El magnetismo terrestre es la presencia de un campo magnético en la Tierra, creando una semejanza con un gran imán. El campo magnético terrestre es producido por la formación de la espiral donde encontramos la ley de Ampère que posteriormente origina un campo eléctrico, ley de Faraday. En 1600 un médico William Gilbert mientras realizaba un estudio sobre el magnetismo, descubrió que el origen de él se encontraba en el propio planeta, en la esfera terrestre que tiene un comportamiento muy similar al de un imán, creando la teoría del magnetismo terrestre.

La similitud entre el magnetismo terrestre y el imán se averiguó debido a brújulas primitivas, es por esto por lo que a los polos se les asignan los nombres del polo norte y del polo sur. La distribución de los polos no es fija ya que el eje está en movimiento provocando una alteración de la masa de la tierra, lo que conlleva a variaciones en la ubicación de los polos. Además del polo magnético, encontramos el polo geográfico que a diferencia del magnético está fijo. La diferencia angular entre estos tipos de polos se llama declinación.

Función del magnetismo terrestre

La presencia de un campo magnético terrestre nos da la protección que necesitamos al estar expuestos a las radiaciones externas a la tierra. Este campo magnético actúa como barrera, filtrando y reteniendo las partículas cargadas, esta zona de la atmósfera recibe el nombre de cinturones de Van Allen.

En el momento en el que las partículas entran en contacto con el campo magnético de la tierra producen varios fenómenos naturales, como las auroras boreales.

¿Cómo se mantiene el campo magnético terrestre?

La capa que se encuentra sobre el denso núcleo interno está compuesta de hierro líquido, gire y se agite, esto provoca una corriente eléctrica obteniendo el geodinamo, que es el encargado de mantener el campo magnético.

Características del campo magnético terrestre

Para que el campo magnético terrestre funcione correctamente necesitamos las siguientes propiedades:

• Inclinación = el campo magnético tiene la tendencia de inclinarse hacia el polo norte magnético el cual va rotando hasta alcanzar la inclinación del ecuador magnético.

• Intensidad= la intensidad que se encuentra en los polos va desde 0.25 a 0.65 Gauss.

• Bipolar = el campo magnético tiene dos polos: el polo magnético y el polo geográfico, los cuales cada uno de ellos tiene el polo norte y el polo sur.

Ley de Ampère

La ley de Ampère es una ley que forma parte de las 4 ecuaciones de Maxwell, esta sustituyó la ley de Biot Savart. Esta ley nos permite calcular el campo magnético mediante las corrientes eléctricas. La ley se descubrió en 1826 por André Marie Ampère y se encarga de conectar la intensidad de corriente eléctrica y el campo magnético que produce.

A diferencia de los campos eléctricos, las líneas del campo magnético no son conservativas, en otras palabras, la circulación en una línea cerrada no es nula. Si el sentido por el que circulan las intensidades tiene la misma dirección que el sentido del vector superficie, será positiva. En cambio se considerará negativa si la dirección es opuesta.

Fórmula para conocer el campo magnético

La ley de Ampère nos permite conocer el campo magnético producido por la corriente debemos aplicar la siguiente fórmula.

Por un lado, la primera integral, es decir la parte izquierda de la fórmula representa la circulación que se encuentra en las líneas de campo en su trayectoria cerrada. Además, el dl hace referencia al vector tangente del recorrido seleccionado en cada punto. Por otro lado, la parte derecha de la fórmula hacer referencia a:

• μ0 = permeabilidad que se encuentra en el vacío
• IT = la intensidad de corriente neta

Posteriormente Maxwell corrigió la ley de Ampère, al darse cuenta que los campos magnéticos al igual que las corrientes eléctricas se ven modificadas con el tiempo. Por lo que la fórmula actualizada queda de la siguiente manera:

J= corriente de carga

dS = vector perpendicular a la superficie en cada punto

Aplicaciones destinadas a la ley de Ampère

La ley de Ampère nos permite conocer el campo magnético de:

• Un hilo conductor

• Un cable cilíndrico de radio

• Un solenoide

Esta ley se puede destinar para electroimanes, generadores, transformadores y motores.

Aplicaciones para un solenoide

La ley descubierta por André Marie Ampère se puede ver aplicada a un solenoide con el objetivo de encontrar el campo magnético que se encuentra en su interior. Este campo magnético es proporcional a la corriente aplicada y al número de vueltas por su longitud. El electroimán es una aplicación donde podemos ver con claridad esta ley , ya que el campo magnético que se encuentra igual a la suma de los campos magnéticos de dicha espiral y esta se puede calcular con la ley de Ampère.

Además de aplicarla en los solenoides, también se pueden aplicar en los toroides.

La fuerza magnética de los imanes

La fuerza magnética que se encuentra en un imán hace referencia al efecto residual de la fuerza magnética entre las cargas que se encuentran en movimiento.

La unidad del sistema internacional que hace referencia a la fuerza magnética que se encuentra en el campo magnético es el tesla (T). En cambio, la fuerza de un campo magnético que hay en el imán se mide en gauss, ya que la unidad es menor.

Cuando hablamos de la fuerza de los imanes hacemos referencia al magnetismo. El magnetismo se produce con el movimiento de cargas de los electrones. Estos electrones pueden generar magnetismo de dos formas diferentes.

• Por transición el cual hace un movimiento orbital el cual circula alrededor del núcleo.

• Por rotación el electrón se mueve sobre su propio eje.

La fuerza magnética de los imanes, en el caso de que la velocidad sea perpendicular al campo magnético, se obtiene de la siguiente fórmula.

Fuerza = carga · velocidad · campo B

Dirección de la fuerza magnética y la regla de la mano derecha

Para conocer la dirección de un campo magnético en un imán debemos conocer el sentido de las líneas de la fuerza magnética. Podemos obtener dos versiones de la mano derecha:

1. La primera versión de la mano derecha

La ley de la mano derecha se emplea para conocer los dos tipos de sentido, tanto el sentido lineal como el sentido rotacional. Esta regla consiste en colocar los tres primeros dedos de la siguiente posición:

• El dedo índice indica la dirección del primer vector del producto vectorial, este es representado con el símbolo vector de u. Por rotación el electrón se mueve sobre su propio eje.

• El dedo corazón (colocado en medio) hace referencia al segundo vector situado en el vector v. Por rotación el electrón se mueve sobre su propio eje.

• El dedo pulgar define la dirección y el sentido de este producto vectorial. Por rotación el electrón se mueve sobre su propio eje.

2. La segunda versión de la mano derecha

• Coloca tu mano derecha de la misma forma de manera que los dedos estén en la misma dirección que en el primer vector del vector de u. Por rotación el electrón se mueve sobre su propio eje.

• Cerrando la mano los dedos nos dirán la dirección del segundo vector del producto vectorial de u. En el momento en el que la mano se cierra, obtenemos el ángulo o la distancia entre los vectores, el cual es menor. Por rotación el electrón se mueve sobre su propio eje.

• Finalmente, el dedo pulgar nos dice el sentido y la dirección del producto vectorial.