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Ley de Ohm y potencia eléctrica: guía con ejemplos
Lectura de 7 min · Equipo bitGateLab
Casi todo cálculo en electrónica empieza con tres magnitudes: voltaje, corriente y resistencia. La ley de Ohm las une en una sola fórmula, y la potencia te dice cuánta energía se convierte en calor cada segundo. Aquí vas a aprender a usar ambas, a leer el valor de una resistencia por sus bandas de colores y a escoger una que no se queme. Con esto ya puedes calcular la resistencia de un LED, revisar si un circuito está bien dimensionado y entender lo que marca un multímetro.
Voltaje, corriente y resistencia
El voltaje (V, en volts) es la diferencia de potencial entre dos puntos: lo que "empuja" a las cargas. La corriente (I, en amperes) es la cantidad de carga que pasa por un punto cada segundo. La resistencia (R, en ohms, Ω) mide qué tanto se opone un elemento al paso de esa corriente.
En una resistencia lineal, la corriente es proporcional al voltaje aplicado. Eso es la ley de Ohm:
V = I · R I = V / R R = V / I
Si duplicas el voltaje sobre una resistencia fija, la corriente se duplica. Si duplicas la resistencia con el mismo voltaje, la corriente baja a la mitad. Conviene trabajar con prefijos: un voltaje en volts entre una resistencia en kΩ da directamente la corriente en mA (12 V / 4 kΩ = 3 mA).
Ejemplo 1. Una fuente de 12 V alimenta una resistencia de 470 Ω, como en la figura. ¿Cuánta corriente circula?
- I = V / R = 12 V / 470 Ω.
- I = 0.02553 A ≈ 25.5 mA.
Potencia eléctrica
La potencia (P, en watts) es la rapidez con la que un elemento recibe o entrega energía. Para cualquier elemento, P = V · I. En una resistencia, toda esa potencia se convierte en calor. Si sustituyes la ley de Ohm obtienes dos formas más, muy útiles cuando solo conoces dos datos:
P = V · I P = I² · R P = V² / R
Fíjate en el cuadrado: si duplicas la corriente en una resistencia, el calor que produce se multiplica por cuatro. Por eso los cables que llevan mucha corriente se calientan tanto aunque su resistencia sea pequeña.
La energía consumida es la potencia por el tiempo: E = P · t. Un elemento de 60 W encendido 3 horas consume 180 Wh, es decir, 0.18 kWh.
Ejemplo 2. En el circuito anterior (12 V, 470 Ω), ¿cuánta potencia disipa la resistencia?
- Con P = V² / R: P = 144 / 470 = 0.306 W.
- Comprobación con P = V · I: 12 V × 0.02553 A = 0.306 W. Coincide.
- Una resistencia común de 1/4 W (0.25 W) se sobrecalentaría. Necesitas una de 1/2 W como mínimo, y mejor de 1 W para trabajar con holgura.
Código de colores
Las resistencias de terminales llevan bandas de colores que indican su valor. En el código de cuatro bandas, las dos primeras son dígitos, la tercera es el multiplicador (potencia de 10) y la cuarta es la tolerancia. La banda de tolerancia suele estar un poco separada de las demás; empieza a leer por el otro extremo.
| Color | Dígito | Multiplicador | Tolerancia |
|---|---|---|---|
| Negro | 0 | ×1 | — |
| Café | 1 | ×10 | ±1 % |
| Rojo | 2 | ×100 | ±2 % |
| Naranja | 3 | ×1 000 | — |
| Amarillo | 4 | ×10 000 | — |
| Verde | 5 | ×100 000 | ±0.5 % |
| Azul | 6 | ×1 000 000 | ±0.25 % |
| Violeta | 7 | — | ±0.1 % |
| Gris | 8 | — | ±0.05 % |
| Blanco | 9 | — | — |
| Dorado | — | ×0.1 | ±5 % |
| Plateado | — | ×0.01 | ±10 % |
Ejemplos: café-negro-rojo-dorado es 10 × 100 = 1 000 Ω = 1 kΩ ±5 %. Amarillo-violeta-naranja-dorado es 47 × 1 000 = 47 kΩ ±5 %. Rojo-rojo-café es 22 × 10 = 220 Ω. En el código de cinco bandas (resistencias de precisión) hay tres dígitos antes del multiplicador.
La tolerancia indica el rango en que puede estar el valor real. Una de 1 kΩ ±5 % puede medir entre 950 Ω y 1 050 Ω y aun así estar dentro de especificación.
Potencia nominal: elegir la resistencia correcta
Además del valor en ohms, cada resistencia tiene una potencia nominal: la máxima que puede disipar de forma continua sin dañarse. Las de terminales más comunes son de 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1 W y 2 W; entre más grande es el cuerpo, más calor soporta. La regla práctica es elegir una potencia nominal de al menos el doble de la que calculaste, porque la resistencia también se calienta por el ambiente y por estar cerca de otros componentes.
Ejemplo 3. Quieres encender un LED rojo con 5 V. El LED tiene una caída de unos 2 V y quieres que pasen unos 15 mA.
- El voltaje que debe absorber la resistencia es 5 V − 2 V = 3 V.
- R = 3 V / 0.015 A = 200 Ω. El valor comercial más cercano hacia arriba es 220 Ω.
- Con 220 Ω: I = 3 V / 220 Ω = 13.6 mA, suficiente para que el LED brille bien.
- Potencia en la resistencia: P = 3 V × 0.0136 A = 0.041 W = 41 mW.
- Una resistencia de 1/4 W (250 mW) sobra; incluso una de 1/8 W (125 mW) cumple la regla del doble.
Dato clave: la ley de Ohm describe resistencias lineales. Un LED, un diodo o un foco incandescente no cumplen V = I · R con un valor fijo de R; por eso en el ejemplo del LED aplicamos la ley de Ohm solo a la resistencia.
Errores comunes
- Mezclar unidades: dividir volts entre kΩ y escribir el resultado en amperes. Volts entre kΩ dan mA.
- Calcular la potencia con el voltaje de la fuente en lugar del voltaje que realmente cae sobre la resistencia.
- Elegir la resistencia solo por su valor en ohms y olvidar la potencia nominal.
- Leer el código de colores al revés, empezando por la banda dorada o plateada.
- Pensar que un aumento pequeño de corriente apenas cambia el calor: la potencia crece con el cuadrado de la corriente.
Pruébalo en el simulador
Comprobar la ley de Ohm con mediciones es la mejor forma de que se te quede. En el simulador puedes armar el circuito de la figura y medir todo sin riesgo de quemar nada.
- Coloca una fuente de voltaje de CD y ajústala a 12 V.
- Coloca una resistencia de 470 Ω y conéctala entre las terminales de la fuente.
- Conecta el multímetro en serie para medir la corriente y compárala con los 25.5 mA calculados.
- Mide el voltaje sobre la resistencia con el multímetro en paralelo.
- Cambia el voltaje de la fuente a 6 V y luego a 24 V; observa que la corriente cambia en la misma proporción.
- Calcula la potencia en cada caso y observa cómo se cuadruplica cuando el voltaje se duplica.
Ejercicios
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Una resistencia de 1.8 kΩ está conectada a 9 V. Calcula la corriente y la potencia.
Ver respuesta
I = 9 V / 1.8 kΩ = 5 mA. P = 9 V × 5 mA = 45 mW.
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Una resistencia tiene las bandas naranja-naranja-rojo-dorado. ¿Cuál es su valor y entre qué valores puede medir?
Ver respuesta
33 × 100 = 3 300 Ω = 3.3 kΩ ±5 %. Puede medir entre 3 135 Ω y 3 465 Ω.
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Tienes una resistencia de 100 Ω y 1/4 W. ¿Cuál es el voltaje máximo que puedes aplicarle y qué corriente circularía en ese caso?
Ver respuesta
De P = V² / R: V = √(0.25 × 100) = √25 = 5 V. La corriente sería I = 5 V / 100 Ω = 50 mA. Comprobación: 5 V × 0.05 A = 0.25 W. Para trabajar con holgura conviene quedarse bastante por debajo de ese límite.
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Un calentador funciona con 24 V y toma 1 A. ¿Cuál es su resistencia, su potencia y cuánta energía consume en 2 horas?
Ver respuesta
R = 24 V / 1 A = 24 Ω. P = 24 V × 1 A = 24 W. E = 24 W × 2 h = 48 Wh (0.048 kWh).
Siguiente paso: aprende a analizar circuitos con varias ramas en Leyes de Kirchhoff.