Ley de Ohm: V = I × R, potencia y cálculo de resistencia LED

La ley de Ohm es la regla básica que describe la relación entre la tensión (V), la corriente (I) y la resistencia (R) en un circuito eléctrico: V = I × R. Es decir, la tensión en los extremos de una resistencia es igual a la corriente que la atraviesa multiplicada por su valor. Con esta fórmula de una sola línea puedes calcular de antemano qué resistencia necesita un LED, cuánta corriente puedes sacar de un pin de Arduino o qué tensión producirá un circuito de sensor, sin quemar ni una sola pieza.

Casi todo el que empieza en electrónica hace la misma primera pregunta: «¿Por qué ponemos una resistencia delante del LED y por qué de 220 Ω?». En este artículo explicamos la ley de Ohm desde cero con la analogía de una tubería de agua. Después aprenderás paso a paso a calcular la potencia (P = V × I) y la resistencia para un LED, los límites de corriente de los pines de Arduino, ESP32 y Raspberry Pi Pico, las resistencias en serie y en paralelo, a medir con el multímetro y a construir tu propio óhmetro con un Arduino. Cuando no quieras hacer las cuentas a mano, la calculadora de la ley de Ohm y la calculadora de resistencia para LED lo hacen en segundos.

¿Qué es la ley de Ohm? La fórmula V = I × R

En 1827 el físico alemán Georg Simon Ohm demostró que la corriente que atraviesa un conductor es directamente proporcional a la tensión aplicada en sus extremos. Si duplicas la tensión, la corriente se duplica; si duplicas la resistencia, la corriente se reduce a la mitad. La forma más fácil de recordarlo es la analogía de la tubería: la tensión es la presión del agua en el depósito, la corriente es la cantidad de agua que pasa por la tubería cada segundo y la resistencia es lo estrecha que es la tubería. Más presión significa más caudal; una tubería más estrecha, menos. En electricidad, la tensión empuja a los electrones, la resistencia estrecha su camino y la corriente es la cantidad de carga que consigue pasar.

Puedes usar la fórmula de tres maneras. Para hallar la corriente, divides la tensión entre la resistencia (I = V / R); para hallar la resistencia, divides la tensión entre la corriente (R = V / I); y para hallar la tensión, multiplicas corriente por resistencia (V = I × R). El truco clásico es el triángulo de la ley de Ohm: arriba se escribe V y en las esquinas inferiores I y R. Tapa con el dedo la letra que buscas y las dos que quedan te indican la operación: si están una al lado de la otra, se multiplican; si están una encima de la otra, se dividen.

Unidades: calcular con miliamperios y kiloohmios

En el mundo Arduino las corrientes suelen ir en miliamperios (mA) en lugar de amperios, y las resistencias en kiloohmios (kΩ) en lugar de ohmios. 1 A = 1000 mA, 1 kΩ = 1000 Ω y 1 MΩ = 1 000 000 Ω. El error de cálculo más habitual es mezclar unidades: si metes en la fórmula una corriente de 20 mA como 20, el resultado sale mil veces mal. Lo correcto es escribir la corriente en amperios como 0,02, o hacer todo el cálculo de forma coherente en mA y kΩ.

Potencia eléctrica: P = V × I

La gemela inseparable de la ley de Ohm es la fórmula de la potencia: P = V × I. La potencia que disipa un componente es la tensión en sus extremos por la corriente que lo atraviesa, y se mide en vatios (W). Si sustituyes la ley de Ohm en ella obtienes dos formas más muy útiles: P = I² × R y P = V² / R. La potencia disipada en una resistencia se convierte en calor, por eso cada resistencia tiene una potencia máxima. Las pequeñas resistencias de película de carbono que usas en la protoboard suelen ser de 1/4 W (0,25 W).

Para un diseño seguro, elige una resistencia de una potencia al menos el doble de la que va a disipar. Una resistencia que quema al tocarla, un cuerpo oscurecido o olor a quemado son señales de que se ha superado el límite. La misma lógica sirve para elegir pilas y adaptadores: un proyecto que consume 500 mA a 5 V gasta 2,5 W y llega al límite de lo que puede dar un puerto USB 2.0.

Cálculo de la resistencia para un LED paso a paso

El LED no cumple directamente la ley de Ohm, porque su resistencia no es constante. Casi no deja pasar corriente hasta alcanzar una determinada tensión directa (Vf); una vez superado ese umbral, la corriente sube muy deprisa. Si conectas un LED directamente a 5 V o a un pin de Arduino, nada limita la corriente y se dañan el LED, el pin o ambos. Para eso está la resistencia en serie: la tensión directa del LED se mantiene casi constante, el resto de la tensión cae en la resistencia y la ley de Ohm fija la corriente. Si te interesa cómo funciona un LED, lee ¿Qué es un LED?.

1. Determina la tensión de alimentación (Vs): 5 V en Arduino Uno y Nano, 3,3 V en ESP32 y Raspberry Pi Pico.
2. Busca la tensión directa del LED (Vf): unos 2,0 V para el rojo y 3,0–3,2 V para el azul y el blanco. Tienes los valores típicos por color en la tabla de tensiones de LED.
3. Elige la corriente que quieres (I): 20 mA es el máximo para los LED normales de 5 mm; con 5–10 mA suele haber brillo de sobra y el pin no se fuerza.
4. Aplica la fórmula: R = (Vs − Vf) / I.
5. Redondea al valor normalizado inmediatamente superior (serie E12: 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470 Ω…). Puedes encontrar el más cercano con la herramienta de valores normalizados.
6. Comprueba la potencia: P = (Vs − Vf) × I. Para un LED indicador suele quedar por debajo de 50 mW, así que basta una resistencia de 1/4 W.

Veamos un ejemplo concreto: vas a conectar un LED rojo a un pin de 5 V de un Arduino Uno. R = (5 − 2) / 0,01 = 300 Ω, así que eliges el valor normalizado de 330 Ω. La corriente real es I = 3 / 330 ≈ 9,1 mA y la resistencia disipa 3 V × 9,1 mA ≈ 27 mW. ¿Por qué es tan habitual la de 220 Ω en los kits de iniciación? Porque con un LED rojo a 5 V deja pasar unos 13,6 mA: brillante y seguro. Si conectas el mismo LED a un pin de 3,3 V del ESP32 con 330 Ω, la corriente baja a (3,3 − 2) / 330 ≈ 3,9 mA; el LED se enciende, pero más tenue. En la Raspberry Pi Pico esta corriente baja es incluso una ventaja, porque sus pines tienen por defecto una capacidad de salida de 4 mA. La calculadora de resistencia para LED hace todo esto en una sola pantalla.

Límites de corriente de los pines de Arduino, ESP32 y Pico

Un pin de microcontrolador es una pequeña fuente de tensión que solo puede dar una corriente limitada. Cuando lo pones en HIGH entrega 5 V o 3,3 V, pero solo puede mantener esa tensión hasta cierta corriente. Aquí también te sirve la ley de Ohm: si conoces la resistencia de la carga conectada al pin, calculas su corriente con I = V / R y comparas el resultado con el límite del pin.

Estos límites protegen al propio chip; trabajar mucho tiempo en el máximo absoluto lo desgasta. La regla práctica es sencilla: alimenta como mucho uno o dos LED desde un pin y deja el resto a un transistor. Por ejemplo, la bobina del clásico relé azul de 5 V tiene unos 70 Ω, así que I = 5 / 70 ≈ 71 mA. Eso es casi el doble del límite de 40 mA del Uno, y por eso los relés siempre se activan a través de un transistor. Los módulos de relé ya llevan ese transistor y el diodo de protección en la placa. El mismo cálculo vale para motores, servos, tiras LED y zumbadores potentes; puedes elegir un transistor adecuado con la herramienta de transistores.

Resistencias en serie y en paralelo (en resumen)

Cuando usas varias resistencias, reduces el circuito a una sola resistencia equivalente y vuelves a aplicar la ley de Ohm. En una conexión en serie las resistencias van una detrás de otra, la misma corriente pasa por todas y la resistencia total es la suma de los valores. En una conexión en paralelo los dos extremos de las resistencias son comunes, todas tienen la misma tensión y la corriente se reparte entre las ramas; la resistencia total siempre es menor incluso que la más pequeña.

La aplicación más útil de las resistencias en serie es el divisor de tensión. Con dos resistencias en serie, la tensión del punto medio es Vout = Vin × R2 / (R1 + R2). Esta fórmula también sale directamente de la ley de Ohm: por el circuito circula I = Vin / (R1 + R2) y la tensión en R2 es I × R2. Por ejemplo, para bajar una señal de 5 V a una entrada de 3,3 V del ESP32, usa R1 = 1 kΩ y R2 = 2 kΩ: obtienes 5 × 2 / 3 ≈ 3,33 V y por el divisor solo pasan 5 / 3000 ≈ 1,7 mA. Los circuitos con LDR y potenciómetro también son, en realidad, divisores de tensión; tienes los detalles en los artículos sobre el LDR y el potenciómetro. Para los cálculos tienes listas las herramientas de serie-paralelo y de divisor de tensión.

Resistencias pull-up y ley de Ohm

La resistencia pull-up de 10 kΩ que usas al conectar un pulsador a Arduino también se elige con la ley de Ohm. Mientras el pulsador está apretado, un extremo de la resistencia está a 5 V y el otro a masa, así que circulan I = 5 / 10 000 = 0,5 mA, una pérdida despreciable incluso en un proyecto con pilas. Si pones 100 Ω, cada pulsación consume 50 mA y la resistencia disipa 0,25 W: la pila se agota y la resistencia se calienta. Un valor muy grande (por ejemplo 1 MΩ), en cambio, deja el pin expuesto al ruido. La resistencia interna que activa el modo INPUT_PULLUP de Arduino está entre 20 y 50 kΩ. Los detalles del pulsador están en Cómo conectar un pulsador a Arduino.

Ejemplos de medida con el multímetro

1. Medir tensión: Pon el multímetro en V de continua (DC) y apoya las puntas en los dos extremos del componente, en paralelo. El circuito debe estar funcionando.
2. Medir corriente: Abre el circuito en un punto y conecta el multímetro en serie en ese hueco, con la punta roja en la entrada de mA. Toda la corriente tiene que pasar por el multímetro.
3. Medir resistencia: Quita la alimentación y desconecta al menos una patilla de la resistencia; si no, los caminos en paralelo alteran la lectura.
4. Medir corriente de forma indirecta: Mide la tensión en una resistencia de valor conocido y calcula I = V / R. Es el método más seguro, sin desconectar cables.

Veámoslo con un ejemplo: has montado un circuito en serie que va del pin 5V de un Arduino alimentado por USB, a través de una resistencia de 330 Ω y un LED rojo, hasta GND. En la resistencia mides 2,95 V y en el LED 1,98 V. Para saber la corriente no hace falta desconectar nada: I = 2,95 / 330 ≈ 8,9 mA. Las dos tensiones suman 4,93 V, porque la tensión del USB nunca es exactamente 5,00 V; suele moverse entre 4,8 y 5,1 V. Que las tensiones de un circuito en serie sumen la de la fuente es la ley de tensiones de Kirchhoff, que junto con la ley de Ohm es la base de todos los cálculos de circuitos.

Construye tu propio óhmetro con Arduino

La mejor forma de asimilar la ley de Ohm es usarla en código. Si conectas una resistencia conocida de 10 kΩ en serie con otra de valor desconocido (Rx) y llevas el punto medio a una entrada analógica, la placa calcula a partir de la tensión medida primero la corriente (I = V / R) y luego la resistencia desconocida (R = V / I). La conexión es así:

1// Gerilim bölücü ile ohmmetre / Ohmmeter with a voltage divider
2// 5V -> 10k (bilinen / known) -> A0 -> Rx -> GND
3const float VIN = 5.0;                    // besleme gerilimi / supply voltage
4const float R_KNOWN = 10000.0;            // bilinen direnç (ohm) / known resistor (ohms)
5const int ADC_PIN = A0;
6
7void setup() {
8  Serial.begin(9600);
9}
10
11void loop() {
12  int raw = analogRead(ADC_PIN);          // 0-1023
13  float vout = raw * VIN / 1023.0;        // Rx üzerindeki gerilim / voltage across Rx
14
15  if (raw >= 1020) {
16    Serial.println(F("Direnc yok / No resistor"));
17  } else if (raw <= 3) {
18    Serial.println(F("Kisa devre / Short circuit"));
19  } else {
20    float iMilli = (VIN - vout) / R_KNOWN * 1000.0;  // I = V / R (mA)
21    float rx = vout / iMilli * 1000.0;               // R = V / I (ohm)
22    float pMilli = vout * iMilli;                    // P = V x I (mW)
23    Serial.print(F("Rx = "));
24    Serial.print(rx, 0);
25    Serial.print(F(" ohm   I = "));
26    Serial.print(iMilli, 3);
27    Serial.print(F(" mA   P = "));
28    Serial.print(pMilli, 2);
29    Serial.println(F(" mW"));
30  }
31  delay(1000);
32}

El código primero obtiene la tensión de la entrada analógica. La corriente que pasa por la resistencia conocida es la tensión en ella (VIN − vout) dividida entre 10 kΩ; como el circuito está en serie, esa misma corriente atraviesa Rx. Después, Rx = vout / I da la resistencia desconocida y P = V × I la potencia que disipa Rx. Como la referencia analógica de Arduino es la misma línea de 5 V, que el USB dé 4,9 V o 5,1 V apenas afecta a la resistencia calculada. La medida es más precisa cuando Rx se parece a la resistencia conocida; con 10 kΩ se miden bien valores de aproximadamente 1 kΩ a 100 kΩ.

En el ESP32 puedes montar el mismo circuito en el GPIO 34; en el código pon VIN = 3.3 y ADC_PIN = 34 y, como el ADC del ESP32 lee de 0 a 4095, cambia 1023 por 4095 (y sube el umbral de «sin resistencia» a unos 4090). Sin embargo, este ADC no es del todo lineal y no lee bien por encima de unos 3,1 V, así que en lugar de convertir el valor bruto es más preciso leer la tensión directamente en milivoltios con analogReadMilliVolts(34). En ese caso la medida ya no es proporcional a la alimentación, así que escribe en VIN la tensión real que midas con el multímetro en el pin 3V3. En la Raspberry Pi Pico, la misma medida con MicroPython queda así:

1from machine import ADC
2import time
3
4VIN = 3.3                                   # Pico ADC referansı / Pico ADC reference
5R_KNOWN = 10000                             # bilinen direnç (ohm) / known resistor (ohms)
6adc = ADC(26)                               # GP26 = ADC0
7
8while True:
9    raw = adc.read_u16()                    # 0-65535
10    vout = raw * VIN / 65535                # Rx üzerindeki gerilim / voltage across Rx
11    if vout > VIN - 0.02:
12        print("Direnc yok / No resistor")
13    elif vout < 0.02:
14        print("Kisa devre / Short circuit")
15    else:
16        i_ma = (VIN - vout) / R_KNOWN * 1000    # I = V / R (mA)
17        rx = vout / i_ma * 1000                 # R = V / I (ohm)
18        print("Rx = {:.0f} ohm  I = {:.3f} mA".format(rx, i_ma))
19    time.sleep(1)

Errores de cálculo frecuentes

Proyectos para practicar la ley de Ohm

• Tu primer circuito con LED: Comprueba con tus propios ojos la diferencia de brillo entre 220 Ω y 330 Ω y confirma la corriente con el multímetro.
• Semáforo: Calcula una resistencia distinta para los LED rojo, amarillo y verde según su tensión directa.
• LED RGB: Descubre por qué cada canal de color necesita su propia resistencia en Cómo usar un LED RGB.
• Luz nocturna: Detecta la oscuridad con un divisor de tensión formado por un LDR y una resistencia fija; el código está en el artículo del sensor de luz LDR.
• Voltímetro digital: Mide con seguridad tensiones superiores a 5 V con un divisor de tensión y muestra el resultado en una pantalla LCD.
• Óhmetro de bolsillo: Combina el código anterior con una pantalla LCD I2C para crear un medidor de resistencias portátil.

La ley de Ohm es el cálculo básico de cualquier circuito que montes, ya sea un LED, un sensor, un motor o una fuente de alimentación. Cuando la dominas, eliges las resistencias calculando en lugar de adivinando y no vuelves a quemar piezas por nada. Para conocer mejor las resistencias, lee ¿Qué es una resistencia?. En la app BlueGrays encontrarás proyectos de LED, semáforo, pulsador, LDR y voltímetro digital para Arduino, ESP32 y Pico, con esquemas de circuito y código paso a paso.