Electronica Basica (8)

DOS LEYES IMPORTANTES

QUE TODOS DEBEMOS CONOCER

En electronica y electricidad existen al menos dos leyes que todos debemos conocer, por eso nos detenemos en ellas para, de manera simple y rapida, ver en que consisten y como pueden ayudarnos a resolver incognitas en un circuito electrico.

LA LEY DE OHM

El Fisico y matematico Alemán Georg Simon Ohm, quien nacio en Erlagen, Bavaria, el 16 de marzo de 1789, Fue el mayor de los siete hijos de una familia de clase media baja y trabajo como cerrajero con su padre, pero sabia mucho mas que copiar una llave: El era un Autodidacta. Gracias a sus experimentos con la corriente electrica, conocemos la "Ley de Ohm" que tanta utilidad nos dá en electricidad y electronica.

Sin la ley de Ohm no podríamos analizar el más sencillo circuito, pero cuando se publico el trabajo de Ohm fue calificado por críticos como "una maraña de evidentes fantasías, cuyo único fin consistía en detractar la dignidad de la naturaleza". Su amargura por el poco reconocimiento recibido quedó reflejada en un escrito donde exponía el resultado de sus investigaciones, titulado “Teoría matemática del circuito galvánico”. En el prólogo aparece la siguiente cita: “Las circunstancias en que he vivido hasta ahora no han sido, ciertamente, las más favorables para que me animasen a proseguir mis estudios; la indiferencia del público abate mi ánimo y amenaza extinguir mi amor por la ciencia”. Se vé que en esa epoca los opinologos no eran muy diferentes a los actuales.

Usando los resultados de sus experimentos, Georg Simon Ohm fue capaz de definir la relación fundamental entre voltaje, corriente y resistencia. Lo que ahora se conoce como la ley de Ohm apareció en su obra más famosa, un libro publicado en 1827 que dio a su teoría completa de la electricidad . Curiosamente Esa misma ecuación había sido descubierta 46 años antes por el inglés Henry Cavendish, pero el carácter semiermitaño de éste había impedido su difusión. (Algo así sucedió con el inventor del telefono quesiempre se dijo era el Escocés Alexander Graham Bell y resultó ser un italiano, Antonio Meucci, que en 1854 cuando Bell tenia solo 2 años, inventa el teletrófono o telefono electrico). Georg Ohm falleció el 6 de julio de 1854 en Múnich, Baviera, actual Alemania.

En honor a su memoria, veintisiete años después de su muerte, en la Exposición Internacional de Electricidad efectuada en París, en 1881, se adoptó el “ohm” y su símbolo la letra griega "omega", como unidad de medida de la resistencia eléctrica.

no es el grafico mas decente, pero ayuda a entender...

Hemos visto que la Intensidad se mide en amperes y Es la cantidad de electrones que pasan por un conductor. La tension o voltaje es la fuerza con la que circulan los electrones por el conductor y se mide en volt. Y ahora agregamos un concepto nuevo, la Resistencia, que es la oposicion que encuentra el paso de la corriente y se mide en ohm. El valor de la resistencia en un conductor, varía en función del material empleado, la longitud y la seccion del mismo.

Entonces, el ohm es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica.

La ley de ohm dice que mientras mas intensidad de corriente circula por el circuito, encontramos menor resistencia,

y si circula poca intensidad de corriente, habra una resistencia elevada. Existe una relacion entre el voltaje, la intensidad y la resistencia y esa relacion se expresa en 3 formulas:

Las relaciones entre el voltaje, el amperaje y la resistencia son las siguientes:

V = I * R

R= V / I

I = V / R

el cuadro siguiente nos ayuda a entender

como funciona el ayuda-memoria de la ley del ohm

La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de voltaje (por ejemplo, una batería de 9 voltios) y una resistencia (por ejemplo, de 3 ohms).

Se puede establecer una relación entre la voltaje de la batería, el valor de la resistencia y la corriente que entrega la batería y que circula a través de dicha resistencia. A continuacion vemos el grafico esquematico y el real de dicho circuito elemental.

Entonces, la intensidad (I) sera: 

I = V/R = 9/3 = 3 Ampers.

comprobamos el valor del voltaje (V), 

haciendo V= I * R = 3 * 3 = 9 Volts.

y comprobamos el valor de la resistencia (R) 

haciendo R= V/I = 9/3 = 3 ohms.

LA LEY DE WATT 

(Potencia Electrica)

James Watt, nacio el 19 de enero de 1736, en Greenock, Escocia. De adolescente trabajó en el taller de su padre. El joven James comenzó a estudiar matemáticas recien a los catorce años, sin mostrar cualidades extraordinarias, pero adquirió gran habilidad en el taller de su padre, tanto en herramientas, como en instrumentos de navegación.

Muy interesado en las máquinas de vapor, inventadas por Thomas Savery y Thomas Newcomen, determinó las propiedades del vapor, en especial la relación de su densidad con la temperatura y la presión. estudio hasta los 19 años, cuando por causa de una enfermedad que tenia desde niño tuvo que abandonar y abrió una tienda en la universidad dedicada a la venta de instrumental matemático (reglas, escuadras, compases, etc.) que el mismo construia. En su breve paso por la universidad tuvo la oportunidad de entrar en contacto con muchos científicos y de entablar amistad con ellos.

En 1764 contrajo matrimonio con su prima Margaret Miller, con la que tuvo seis hijos antes de la muerte de ésta, nueve años más tarde (en 1776 se volvio a casar y tuvo dos hijos mas). Watts perfeccionó la maquina de vapor. En 1768 se asoció con John Roebuck para construir su propio modelo de máquina de vapor, que patentó un año más tarde. gracias a el se establecio el caballo vapor como unidad de potencia. La unidad eléctrica el vatio o watt recibió mas adelante el nombre en su honor. Fue también un afamado ingeniero civil, que hizo varios estudios sobre vías de canales. James Watt adaptó la máquina de vapor para impulsar los mecanismos industriales. En 1782 fabricaban máquinas de vapor para telares, fábricas de papel, molinos de harina, destilerías, canales, obras hidráulicas y talleres.

Pero más allá de su máquina de vapor, Watt, inventó una copiadora de manuscritos, un cuadrante topográfico, una máquina de dibujar y un instrumento que se acoplaba a los telescopios para medir distancias entre los planetas y las estrellas. Además, y sin conocer la existencia de ningún trabajo al respecto, descubrió que el agua estaba compuesta de oxígeno e hidrógeno.

pero... Que es el Watt ?

Si a un determinado elemento le aplicamos un Voltaje, se va a producir dentro del mismo una cierta corriente eléctrica. Dicha corriente será mayor o menor dependiendo de la resistencia del elemento. Este consumo de corriente hace que la fuente este entregando una cierta potencia eléctrica; o dicho de otra forma el cuerpo esta consumiendo determinada cantidad de potencia. dicho de otra manera, la Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. Esta potencia se mide en Watts. Por ejemplo una lámpara eléctrica de 40 Watt, consume 40 watt de potencia eléctrica. Para calcular la potencia se debe multiplicar el voltaje aplicado por la corriente que atraviesa al elemento. Es decir:

en el grafico U = V = volts

POTENCIA = VOLTAJE x CORRIENTE , 

que expresado en sus unidades de medida, es:

WATT = VOLT x AMPER es decir

W= V * I

de esta formula podemos despejar las restantes,

I = W / V

V = W / I

ademas tenemos otras formulas utiles:
V = I * R

I = V / R

R = V / I

W = I^2 * R

W = V^2 / R

en el grafico es P = W (potencia = watts)

En electricidad suele usarse el KiloWatt (Kw) que equivale a 1000 Watts y en electronica suelen usarse unidades menores, como el miliwatt (1000 Mw = 1 Watt) que es la milesima parte del watt, o el microwatt (1.000.000 uW = 1 Watt) que es la millonesima parte del watt.

La equivalencia con los HP (caballo de fuerza) o CV (caballo vapor) de un motor, es de 1 HP = 746 Watts  y de 1 CV = 736 Watts aproximadamente.

Volviendo al circuito del ejemplo al ver la ley del ohm, siendo el voltaje (V) de 9 volts y la corriente (I) de 3 ampers, aplicando la formula del Watt obtenemos:

W = V * I = 9 * 3 = 27 , es decir 27 watts.

o estas otras formulas...

W = I^2 * R = 3^2 * 3 = 9 * 3 = 27 watts

W = V^2 / R = 9^2 / 3 = 81 / 3 = 27 watts

Hemos conocido brevemente estas dos importantes leyes, que nos permiten calcular y conocer con presicion la situacion electrica de un circuito. Memorizar y aplicar estas leyes a la hora de analizar un circuito electrico o electronico, nos evitará cometer ciertos errores tecnicos que pueden inclusive poner en peligro nuestra salud y la de los demas, como evidentemente le pasó al de la foto.

Ahora podremos continuar aprendiendo acerca de la electronica y los componentes que hacen posible que una señal de Tv llegue a nuestro hogar, desde 36000 km de distancia, junto a nuestro tester o multimetro economico.

Saludos Cordiales

FTApinamar