Transformadores

Los fenómenos de la autoinducción y la inducción mutua constituyen el fundamento del transformador eléctrico, un dispositivo que sirve para aumentar o diminuir la tensión eléctrica. Un transformador consta, en esencia, de dos bobinas arrolladas a un mismo núcleo de hierro. La bobina o arrollamiento donde se aplica la fem recibe el nombre de primario y la bobina de donde aparece ya transformada se denomina secundario.


En los transformadores comerciales el rendimiento es muy elevado, lo que significa que se piede poca energía en el proceso de transformación. Esta propiedad de la transformación eléctrica explica el hecho de que la energía eléctrica se transporte en líneas de alta tensión. En las subestaciones eléctricas es posible convertirla en otra de menos tensión y mayor intensidad con poca perdida de potencia. El transporte de la electricidad a baja intensidad reduce considerablemente las pérdidas en forma de calor (efecto Joule) a lo largo del trayecto que separa las centrales eléctricas de las ciudades.

Inducción mutua y autoinducción

La inducción mutua es el fenómeno por el cual una corriente variable en un circuito induce una fem en otro. La variación de la intensidad de corriente en una bobina da lugar a un campo magnético variable, el cual origina un flujo magnético, también variable, que atraviesa la otra bobina e induce en ella, de acuerdo con la ley de Faraday, una fem. Cualquiera de las bobinas puede ser el elemento inductor o el inducido.

Por otra parte, el fenómeno de la autoinducción consiste en una inducción de la propia corriente sobre sí misma. Una bobina aislada por la que circula una corriente variable puede considerarse atravesada por un flujo también variable, debido a su propio campo magnético, lo que dará lugar a una fem autoinducida. Todas las bobinas en circuitos de corriente alterna presentan el fenómeno de la autoinducción ya que soportan un flujo magnético variable.

El generador y motor eléctrico

El generador eléctrico es el dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica, mientras que el motor hace todo lo contrario: transforma la energía eléctrica en mecánica; ambos utilizan la interacción entre conductores en movimiento (bobina) y campos magnéticos.

En el generador elemental existe una espiral de alambre que gira a través de un campo magnético, a la cual se le llama armadura, y se conecta a un circuito externo a través de anillos deslizantes.
Los generadores de corriente directa se clasifican según el método de excitación empleado: los generadores de excitación separada usan una fuente externa de corriente para magnetizar los campos, los generadores autoexcitados utilizan la salida del mismo generador para excitar el campo.

Generador de una central hidráulica

Los principios de funcionamiento del motor de corriente directa son muy similares a las del generador. La corriente fluye por la bobina de la armadura para actuar como magneto. Los polos de la armadura son atraídos hacia los polos del campo, produciendo el giro de la armadura. Mediante un conmutador se invierte la corriente de la armadura en el momento en que sus polos y los del campo son diferentes y están frente uno del otro, entonces, los polos iguales de la armadura y el campo se repelen, produciendo la rotación de la armadura.


Los motores de corriente directa se clasifican en:

Ejemplo de el rotor y el estator

• De excitación independiente.
• De excitación en serie.
• De derivación.
• De excitación compuesta (compund)

Se conoce como motor asíncrono al de corriente alterna cuya parte móvil gira a una velocidad distinta a la de sincronismo. Lo motores de corriente alterna, tanto como manofásicos como trifásicos, son los de mayor aplicación gracias a su facilidad de uso, poco mantenimiento y bajo costo de fabricación, y se clasifican de la siguiente manera:

• Motores síncronos.
• Motores asíncronos.
      Monofásicos
          -De bobinado.
          -De espiral en cortocircuito.
          -Universal.
      Trifásicos
          -De rotor bobinado.
          -Jaula de ardilla.

Un motor de corriente alterna está constituido por un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocada en la parte fija (estator) y otro en la parte móvil (rotor). El circuito magnético está formado por chapas apiladas en forma de cilindro en el rotor,y en forma de anillo en el estator. El cilindro  se introduce en el interior del anillo y, para que pueda girar libremente, hay que dotarlo de un entrehierro constante. El anillo se dota en ranuras en su parte interior para colocar el bobinado inductor y se envuelve exteriormente por una pieza metálica con soporte llamada carcasa.

Ley de Faraday

Tanto el científico inglés Michael Faraday (1791-1867) como el norteamericano Joseph Henry (1997-1878) comparten el mérito de haber descubierto la inducción electromagnética. A pesar de que Henry fue el primero en observarla, Faraday fue el primero en publicar sus hallazgos. Como menciona Hecht, Henry había efectuado un experimento muy similar al de Faraday un año antes; sin embargo, no lo publicó.

El flujo magnético pasa a través de una bobina que tiene N números de vueltas, por lo tanto, la fem inducida en dicha bobina durante el intervalo de tiempo es N veces el cambio de flujo a través de cada vuelta dividido entre ese tipo. Este fenómeno se describe mediante la Ley de Faraday de la inducción magnética y se determina con la siguiente fórmula:

= -N ΔΦ / Δt         Ecuación 7

1 Faraday = 96 485.3415 coulombs

Ley de Lenz

Como debiste haber observado, en la ecuación 7 existe un signo negativo, el cual relaciona la polaridad de la fem con el cambio de flujo. Esta polaridad indica la dirección en la que impulsa a la corriente en el circuito, por lo anterior, es necesario un método para determinar dicha polaridad, el cual se basa en el descubrimiento hecho por el físico ruso Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804-1865), que expresa en la ley de Lenz: La dirección de la fem inducida y por consiguiente el flujo e corriente, es tal que el campo magnético formado se opone al movimiento que lo produce.

Cutnell propone un procedimiento para simplificar la comprensión de esta ley:

1.-Determinar si el flujo magnético que penetra una bobina aumenta o disminuye.

2.-Encontrar cuál debe ser la dirección del campo inducido de manera que se oponga al cambio de flujo.

3.-Una vez encontrada la dirección del campo inducido, se aplica la Regla de la Mano Derecha para determinar la dirección de la corriente inducida, y con ello asignar la polaridad de la fem inducida ya que la corriente se dirige haia afuera de la terminal positiva.

Inducción electromagnética

Se conoce como inducción electromagnética al fenómeno de generar una fem (fuerza automotriz) inducida a partir de un campo magnético. Para ellos, debemos de tener en cuenta lo siguiente: Entre más rápido cruce el conductor  a través del campo, más vueltas existan en la bobina y más intenso sea el campo magnético, mayor será la fem inducida y el flujo de la corriente.

Bobinas

A partir del movimiento de la carga eléctrica a través del campo magnético se genera una fem, y para determinar su magnitud se debe considerar la intensidad del campo magnético B, la longitud L de la barra y la velocidad v con la que se mueve dicha barra respecto al campo magnético, como se expresa en la siguiente formula:

= vBL          Ecuación 5

Cuando el campo magnético es constante, la fem inducida es proporcional a la rapidez del cambio de área perpendicular atravesada; por lo tanto, la cantidad de campo magnético que atraviesa perpendicularmente  un área se le conoce como flujo magnético, el cual tiene como unidad el weber (Wb), el cual quivale a un tesla por metro cuadrado.

Φ = BA cos θ          Ecuación 6

El solenoide

Un solenoide es un conjunto de espirales iguales (bobina), paralelas, de determinada longitud L y por las que se induce una corriente eléctrica. El espectro magnético del campo creado por un solenoide es parecido al de un imán recto. al igual que para la espiral de alambre, la Regla de la Mano Derecha No.2 indica el sentido de la corriente que circula a través de él.

La magnitud del campo magnético B es un punto cualquiera del interior de un solenoide, depende del número de espirales que lo forman. A mayor número de las mismas se produce un campo magnético más intenso, el cual se calcula por medio de la ecuación:

B= μ0 nI          Ecuación 4

En la ecuación anterior, n representa el número de vueltas N por unidad de longitud (N/L). El solenoide constituye  el fundamento del electroimán, donde una barra de hierro introducida en el hueco del solenoide aumenta la intensidad del campo magnético. Aplicaciones del solenoide se pueden encontrar en los timbres, teléfonos, dinamos y muchos otros dispositivos eléctricos y electromecánicos que utilizan electroimanes como componentes.

     Un ejemplo del Solenoide.

Campos magnéticos producidos por medio de una corriente eléctrica

Campo magnético producido en un conductor recto

Al inducir una corriente eléctrica a través de un conductor, las líneas de fuerza del campo magnético, resultante forman circunferencias concéntricas alrededor del mismo.

El sentido del vector de la intensidad de campo B se puede indicar colocando los dedos de la mano derecha en forma de semicírculo, apuntando con el dedo pulgar hacia el sentido de dicha corriente, ésta es, como lo menciona Cutnell, la Regla de la Mano Derecha No. 2:

Para un alambre recto largo, la magnitud del campo magnético B, en función de la corriente eléctrica I y de la distancia del alambre r, se calcula por medio de la siguiente ecuación:

B= μ0 I / 2πr          Ecuación 2

Campo magnético producido en una espiral

Al observar el espectro magnético que se forma en una espiral debido a una corriente, se aprecia que las líneas de fuerza de campo se cierran en torno a cada porción de la espiral, de manera similar como ocurre en un imán recto con polos norte y sur. La cara norte de una corriente circular, considerada como un imán, es aquélla de donde salen las líneas de fuerza; la cara sur, aquélla donde llegan dichas líneas.

La relación entre la polaridad magnética de una espiral y el sentido de la corriente que circula a través de ella la establece la Regla de la Mano Derecha No. 2, donde una cara es norte cuando un observador situado enfrente de ella ve circular la corriente  de derecha a izquierda, y es su en el caso contrario.

La intensidad de campo B en el interior de una espiral depende de las propiedades del medio que rodea la espiral, de la intensidad de corriente I y del valor del radio R de la misma, y se calcula con la ecuación:

B= μ0 I / 2 R          Ecuación 3

Electromagnetismo

Hecht nos dice que las cargas eléctricas generan campos eléctricos de la misma manera que las cargas en movimiento generan campos magnéticos; los dos campos son distintas manifestaciones de un mismo fenómeno: el electromagnetismo, el cual es, junto con la interacción gravitatoria y las interacciones nucleares, una de las cuatro interacciones fundamentales del universo. El electromagnetismo unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, fundamentada en las ecuaciones de Maxwell.

A partir de las observaciones realizadas por Hans Christian Oersted, quien al acercar una aguja imantada a un hilo de platino por el cual circulaba corriente, observó que aquélla oscilaba hasta situarse perpendicular al hilo. Al invertir al hilo, la aguja también invirtió su orientación. Este experimento constituyó la primera vinculación entre el movimiento de las cargas eléctricas con la creación de un campo magnético. En el vídeo se aprecia la realización de tal procedimiento.

Campo magnético

Alrededor de una carga eléctrica existe un campo eléctrico y de manera similar, alrededor de un imán existe un campo magnético, el cual es el espacio que rodea a un imán y donde se manifiestan las fuerzas de atracción o repulsión que éste ejerce, siendo el medio a través del cual se propagan los efectos magnéticos. Las fuerzas magnéticas son fuerzas de acción a distancia que permiten recurrir a la idea física de campo para describir la influencia de un imán. al igual que en el caso del campo eléctrico, se recurre a la noción de líneas de fuerza para representar esta estructura:

Las líneas del campo magnético, al igual que las líneas del campo eléctrico, nunca se intersectan.

La intensidad del campo magnético, también conocida como inducción magnética, se representa por la letra B y es una cantidad vectorial con dirección y sentido expresados mediante las líneas de fuerza magnética. La magnitud de campo magnético (B), en cualquier punto del espacio, se expresa mediante la siguiente ecuación:

B= F / q0 (v sen θ)          Ecuación 1

En la ecuación anterior, F representa la magnitud de la fuerza magnética que se ejerce sobre una carga q0, cuya velocidad v forma un ángulo θ (0 ≤ θ ≥ 180°) con el campo. La dirección de B es aquella en la que debe desplazarse la carga para que la fuerza magnética sea nula, es decir, la de las líneas de fuerza. 

La unidad del campo magnético en el SI es el tesla (T), la cual representa la intensidad que ha de tener un campo magnético para que una carga de 1 C, moviéndose en su interior a una velocidad de 1m/s perpendicularmente a la dirección del campo, experimente una fuerza magnética de 1 newton, es decir: 1 T = 1 N/1 C x 1m/s.

A partir de la ecuación, se deduce que la fuerza magnética es mayor al aumentar la magnitud de la carga y su sentido depende del signo de la misma; de igual forma, se aprecia que su valor aumentará si la velocidad de la carga aumenta.

Dado que la fuerza magnética, el campo magnético y la velocidad pueden ser considerados como vectores, es necesario reunir en una regla lo concerniente a la relación entre sus direcciones y sentidos. En  una carga eléctrica positiva en movimiento dentro de un campo magnético, el vector F es perpendicular al plano formado por los vectores de v y B, donde su magnitud depende, no sólo del valor de dicha carga y de su velocidad, sino también del ángulo que forman estos vectores, siendo máxima cuando los vectores son perpendiculares entre sí:

E representa el vector F
B representa al vector v
K representa al vector B

Mediante lo que Cutnell llama "La Regla de la Mano Derecha" podemos visualizar la dirección de estos tres componentes, donde el dedo medio apuntará hacia la dirección del campo magnético, mientras que el dedo índice indicará la dirección de la velocidad (perpendicular al campo magnético), y el pulgar señalará la dirección de la fuerza (perpendicular a ambos).

Magnetismo

El magnetismo representa un tópico de suma importancia en el estudio de la electricidad. Ambos fenómenos no pueden separarse ya que siempre que aparece una corriente eléctrica, existe magnetismo debido a que las cargas en movimiento, es decir, la corriente eléctrica, se comportan como imanes produciendo campos magnéticos.

Cuando se habla de magnetismo, inevitablemente se tiene que mencionar a los imanes, los cuales son aquellos materiales que generan un campo magnético cuyo comportamiento pone de manifiesto que en ellos existe un par de zonas extremas o polos, donde la acción magnética es más intensa; estos polos magnéticos no son iguales. A estos polos se les denomina polo norte y polo sur.

Los imanes se comportan como las cargas eléctricas en el sentido de que sus polos se atraen o repelen, es decir, los polos del mismo tipo se repelen y los polos de distinto tipo se atraen. Esta característica pone de manifiesto la similitud existente entre el magnetismo y la corriente eléctrica.

Otra característica de los imanes, consiste en la posibilidad de aislar sus polos magnéticos; es decir, si se corta un imán recto en dos mitades, tendrías dos imanes con sus respectivos polos norte y sur. Lo mismo sucederá si repites el procedimiento con cada uno de ellos. Por lo tanto, podemos concluir que no es posible obtener un imán con un solo polo magnético, al igual que no se puede tener un cuerpo cargado con electricidad de un solo signo.

Un imán sólo ejerce fuerzas magnéticas sobre un cierto tipo de materiales, en particular sobre hierro. Dichas fuerzas son de acción a distancia, es decir, se producen sin que exista contacto físico entre dos cuerpos, por lo tanto, la intensidad de la fuerza magnética de interacción entre imanes disminuye con la distancia.

Tipos de imán

• Por su naturaleza.-
  existen dos tipos de imán: naturales y artificiales. Los primeros son aquellos materiales que poseen fuerzas magnéticas al ser extraídas de la tierra, como la magnetita. Los segundos son materiales que han sido imantados (magnetizados) de manera simulada, ya sea por frotación o inducción magnética, colocándolos dentro de una bobina por la cual pasa corriente eléctrica.
  
• Por su duración.-
  convirtiéndolos en permanentes o temporales. Los permanentes son imanes artificiales que han sido sometidos a algún tipo de tratamiento térmico y magnetizados por medio de corriente eléctrica. Los temporales son aquellos que, a pesar de ser magnetizados artificialmente, pierden su magnetismo casi inmediatamente después de ser retirados de la fuerza que los magnetiza.
  
• Por su forma.-
  Pueden ser de barra o de herradura y se hallan con mucha frecuencia en los laboratorios escolares. También existen imanes en forma de lámina, empleados para que ciertos objetos se adhieran a superficies metálicas.

INTRODUCCIÓN- PARTE 2

Y siguiendo con el blog, a partir de ahora se expondrán los temas referentes al magnetismo y se vincula con la electricidad. Se muestran las características de los imanes, sus diferentes tipos y la importancia que tiene la compresión de la fuerza magnética.

A partir del concepto de carga eléctrica, se aborda la definición de capo magnético y cómo calcular su intensidad, a partir de la fuerza magnética y la velocidad y ubicación de una carga. Posteriormente se define algunos tipos de campo magnético, aquellos que son producidos en un conductor recto, en una espiral y en el solenoide.

En el apartado de electromagnetismo, se evidencia la importancia que tiene la inducción electromagnética, ya que es la base para la producción de energía eléctrica a gran escala; para comprenderla mejor, se explica la Leyes de Faraday y Lenz, así como los fenómenos de inducción mutua y autoinducción, mismo que son el fundamento de los motores, generadores y transformadores eléctricos.

Instrumentos eléctricos de medición

Amperímetro

El voltaje y la corriente eléctrica pueden ser medidos con instrumentos denominados voltímetros y amperímetros, respectivamente. Se pueden encontrar tanto como digitales como análogos, en los cuales el dispositivo principal de su funcionamiento es el galvanómetro.

El amperímetro es un dispositivo para medir la corriente eléctrica y debe conectarse en el circuito de manera tal que la corriente pase directamente a través de él, es decir, en serie. Por su parte, el voltímetro es un instrumento que mide el voltaje entre dos puntos A y B, en un circuito, y debe conectarse entre estos puntos, es decir, en paralelo, y no debe insertarse como un amperímetro.

Voltímetro analógico

Un amperímetro ideal debe tener una resistencia muy pequeña, debido a que se conecta en serie con el circuito y es necesario que no afecte el valor de la medición. De la misma manera, un voltímetro debe tener una resistencia muy alta para que no se produzca un aumento de corriente y modifique el valor del voltaje. Por ello, la importancia de no conectar el voltímetro como un amperímetro, ya que su alta resistencia ocasionaría que la resistencia del circuito aumentara de manera significativa, provocando que la corriente disminuya en la misma proporción, como lo demuestra la ley de Ohm.

Potencia eléctrica y el efecto Joule

Como ya se mencionó, la diferencia de potencial entre dos puntos es igual a

ΔV= WAB / q0

Recordemos que está establecido que la potencia es la relación existente entre el trabajo efectuado por unidad de tiempo, es decir,

P = W / t

Debido a que la corriente eléctrica es la cantidad que atraviesa un conductor por unidad de tiempo (I= q / t), podemos expresar que la potencia eléctrica en relación a la diferencia de potencial y la corriente, por lo tanto:

P = VI         Ecuación 12

Ahora, al aplicar la Ley de Ohm a la ecuación anterior, nos queda de la siguiente forma:

P = I^2R = V^2 / R          Ecuación 13

Al igual que la potencia mecánica, la potencia eléctrica se mide en Watts. Considerando que la energía eléctrica es el producto de la potencia por el tiempo, Comisión Federal de Electricidad (CFE) calcula el costo de esa energía a partir de la potencia en kilowatts y el tiempo en horas, es decir, en kilowatt-horas (kWh), el cual equivale a 3.6x10^6 J de energía.

Al pasar un coulomb de corriente a través de un conductor, éste consume una energía igual a la diferencia de potencial aplicada. Parte de la energía que se genera se convierte en calor. El calor que se genera en un conductor en la unidad de tiempo es proporcional a la intensidad de corriente que circula sobre éste; a dicho resultado se le denomina efecto Joule, el cual puede ser explicado a partir del mecanismo de conducción de los electrones en un metal. La energía disipada en los choques internos aumenta la agitación térmica del material, lo que da lugar a un aumento de la temperatura y, por consiguiente, a la generación de calor. Por lo tanto, es una consecuencia energética de la Ley de Ohm. 

Circuitos eléctricos resistivos en serie, paralelo y mixto

Los circuitos eléctricos son representaciones gráficas de elementos conectados entre sí para formar una trayectoria, por la cual circula una corriente eléctrica, en la que la fuente de energía y el dispositivo consumidor de energía están conectados por medio de cables conductores, a través de los cuales circula la carga. La representación gráfica de las resistencias representadas en los circuitos será:

Circuito en serie

La corriente eléctrica en un circuito eléctrico en serie de la misma en todos sus elementos. Por otra parte, el voltaje total del circuito, es decir, el que proporciona la fuente de poder, será igual a la sumatoria de todos los voltajes individuales de los elementos que componen el circuito, De manera similar, la resistencia equivalente en un circuito eléctrico en serie es la sumatoria de los valores de cada una de las resistencias que lo integran.

Corriente Total (IT): Ientrada = Isalida
Voltaje Total (VT): Es el voltaje de la fuente (Vf)

Vf = Vr1 + Vr2

Vf = (ITR1)(ITR2)

Resistencia equivalente (Req): Req= R1+R2

Circuito en paralelo

El voltaje en un circuito eléctrico es paralelo es el mismo en todos sus elementos. Por otra parte, la corriente eléctrica total del circuito será igual a la sumatoria de todas las corrientes individuales de los elementos que lo componen. La resistencia equivalente es igual al inverso de la suma algebraica de los inversos de las resistencias que lo integran, y su valor siempre será menor que cualquiera de las resistencias existentes en el circuito.

Voltaje Total (VT): Es el voltaje de la fuente (Vf)

Corriente Total: (IT)

IT = I1+I2

IT = (Vf / R1)+(Vf / R2)

Resistencia Equivalente (Req):

1 / Req = (1 / R1)+(1 / R2)   --->   Req = 1 / (1 / R1)+(1 / R2)

Cuando únicamente existen dos resistencias, se puede emplear la siguiente fórmula para calcular la resistencia equivalente:

Req = (R1)(R2) / R1+R2          Ecuación 11

Circuito mixto

La intensidad total de la corriente en un circuito mixto depende de la resistencia total ofrecida por el circuito cuando se le conecta a una fuente de voltaje.

Vídeo tutorial, explicando más detalladamente cómo funcionan los circuitos y cómo realizar las operaciones anteriores, les sugiero que usen audífonos o le suban el volumen.

Corriente eléctrica

Sabemos que todo campo eléctrico ejerce una fuerza sobre los electrones libres de un conductor, provocando que éstos se muevan. A este flujo de la carga eléctrica se le denomina corriente eléctrica, y se define como la cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección transversal de un conductor por unidad de tiempo:

I= q/t          Ecuación 8

En el sistema internacional, la corriente eléctrica se mide en Coulomb/segundo, unidad que se denomina Ampere (A). Podemos agregar que cuando la corriente eléctrica pasa a través del conductor se producen algunos efectos, tales como: la temperatura del conductor aumenta y se genera un campo magnético alrededor de él.

A manera de facilitar su comprensión, podemos decir que la corriente eléctrica se comporta como un fluido, en el sentido de que, si consideramos el conductor una tubería, la corriente que fluirá a través de ésta, sería agua, además de que la intensidad de corriente en cualquier parte de un conductor es la misma.

Resistencia eléctrica y Ley de Ohm

Recordemos que la corriente eléctrica no fluye de la misma manera a través de todos los materiales, algunos de ellos ofrecen cierta resistencia. La resistencia de un material depende de su resistividad, su longitud y su área de sección transversal:

R= p(L/A)          Ecuación 9

Georg Simón Ohm

Así, la resistividad es una propiedad de los materiales, la cual determina la facilidad que representan para permitir el flujo de la corriente eléctrica. La resistencia de un material se mide en Ohms (Ω), en honor al físico alemán Georg Simón Ohm (1789-1854).

La resistencia, también, no sólo depende de la resistividad del material, sino de su forma. Imagina que tienes un alambre de cobre de cierta longitud y cierto diámetro; si se duplicaran la longitud y el diámetro del alambre, su resistencia disminuye, debido a que el área de sección transversal es proporcional al cuadrado del diámetro.

Continuando con la analogía hidráulica, para que fluya líquido por una tubería que une dos depósitos de agua, es necesario que exista una diferencia de niveles entre el gua de los depósitos. Cuanto mayor sea la diferencia de estos niveles, mayor será la cantidad de agua que fluya a través de la tubería. De la misma forma, para que pase una corriente eléctrica por un alambre, es necesario que exista una diferencia potencial (voltaje). Cuando mayor sea el voltaje, fluirá más cantidad de corriente (I), mientras que cuanto mayor sea la resistencia (R), menos corriente podrá pasar. Por lo tanto, la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) aplicada entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia (R) del conductor, tal como lo enuncia la Ley de Ohm: 

I= V/R         Ecuación 11

Esta ecuación muestra si la resistencia del conductor se puede considerar constante, el valor de la corriente aumentará cada vez que el voltaje aumente y viceversa.

Ley de Ohm.

Potencial eléctrico

Al trasladar una carga entre dos puntos (A y B) de un campo eléctrico, en sentido contrario a las líneas de fuerza y a velocidad contrastante, ésta realizará un trabajo para contrarrestar la fuerza que recibe. Este trabajo depende de la magnitud de la carga y es igual a la diferencia de energía potencial que existe entre ambos puntos, es decir, WAB = EPA - EPB. Considerando ambos términos sobre una base por unidad de carga eléctrica tenemos:

WAB/q0= EPA-EPB/q0          Ecuación 4

Esta energía se define como potencial eléctrico, es decir, la cantidad de energía potencial que existe en una carga dividida entre el valor de la misma.

Potencial eléctrico= EP eléctrica/carga          Ecuación 5

En el sistema internacional, la unidad del potencial eléctrico es el Coulomb/Joule o Volt. El potencial eléctrico es una energía por unidad de carga eléctrica y no es lo mismo que la energía potencial eléctrica, ya que esta, al ser un tipo de energía, se mide en Joules (J).

Como se mencionó anteriormente, al mover una carga de A hasta B se efectúa un trabajo, el cual aumenta la energía potencial de la carga. La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos A y B (ΔV = Vb - Va) está relacionado con el trabajo efectuado por unidad de carga, por lo tanto:

ΔV= WAB/q0          Ecuación 6

Toda carga genera un potencial eléctrico. Imagina una fuerza electrostática actúa sobre una carga positiva situada entre dos puntos A y B, a una distancia r. Bien, considerando la Ley de Coulomb, es necesaria una fuerza para mover, a velocidad constante, dicha carga entre estos puntos. De acuerdo con la definición de trabajo, éste depende de la fuerza aplicada por el desplazamiento, por lo tanto, el potencial eléctrico creado por una carga puntual q0 a una distancia r de ésta es dado por:

ΔV = kq0/r          Ecuación 7