PUENTE DE WHEATSTONE I.
OBJETIVO: Obtener la medida de resistencias desconocidas, mediante el puente de Wheatstone.
II.
III.
EQUIPO : Χ
Una fuente de corriente continua.
Χ
Un puente de Wheatstone.
Χ
Un galvanómetro.
Χ
Una caja de cuatro resistencias Rx desconocidas.
Χ
Una caja de cuatro Resistencias R conocidas.
Χ
Alambres de conexión.
FUNDAMENTO TEÓRICO ICO : PUENTE DE WHEATSTONE :
El puente de Wheatstone es un dispositivo que se utiliza para hacer mediciones precisas y rápidas de resistencias resistencias , consta de cuatro resistencias resistencias formando formando un circuito cerrado ; tres de ellas son conocidas y la cuarta desconocida ; ver la siguiente figura:
Entre
los
puntos A y B del
circuito se instala una pila, batería ó cualquier fuente corriente continua y entre los puntos C y D un galvanómetro G. Las resistencias R2, R3, R4, tienen valores conocidos y suelen ser cajas de resistencias o reóstatos, de tal manera que se pueda modificar convenientemente el valor de ellas, hasta conseguir que por el galvanómetro no pase ninguna corriente. Entonces resulta que las potenciales en C y D son iguales y también se cumplirá que: I1
I 2 y I3
=
=
I4
Aplicando la segunda ley de Kirchoff a los contornos ACDA y CBDC se tiene :
R X I1
+
0 - R 3I3
R 2I 2 - R 4 I4
+
0
=
0
=
0
Que se puede escribir: R X I1
=
R 3I 3
R 2 I2
=
R 4I4
Dividiendo miembro a miembro a estas igualdades y teniendo en cuenta que I1 = I2 y I3 = I4, resulta :
R x R2
=
R 3 R 4
y por consiguiente : Rx
=
R 2
R R 3
4
Un caso particular del puente de wheatstone es el
Puente de Hilo
llamado
también puente unifilar ; en el cual un simple hilo metálico ; sustituye a 2 de las resistencias del primero , por ejemplo R3 y R4. Luego es necesario contar con una resistencia conocida R ( caja de resistencia ) que manejada convenientemente se consigue que por el galvanómetro no circule corriente en cuyo caso :
=
Rx
R 2
R R 3
4
=
Rx
R 2
R R 3
4
Donde : R =
L3 / S R3 =
ρ L3
S
y
R 4 =
ρ L4
S
Se tiene :
L3 L 4
R X = R 2
IV. 1.
PROCEDIMIENTO : Instalar el circuito como se indica en la siguiente figura, utilizando
inicialmente como resistencia desconocida a la menor. Mantener apagado la fuente. 2.
Equilibrar el puente de hilo , para que este alcance su mayor precisión para
lograr esto , se coloca el cursor D en el punto medio del hilo luego escoger un valor adecuado de resistencia , tal que la aguja del galvanómetro experimente la menor desviación posible a uno u otro lado de posición cero.
3.
Aprobado el montaje por el profesor, encender la fuente.
4.
Mover el cursor D del puente hacia un lado o hacia el otro , hasta que el
galvanómetro marca cero.
5.
Apagar la fuente y registrar la distancia L3 y L4, lo mismo que R.
6.
Intercambiar de posición las resistencias, conocida y desconocida .Encender
la fuente de corriente continua y encontrar las distancias L1 y L2. Repetir los pasos 1,2,3,4,5, y 6 para otros valores de resistencia
7.
desconocida.
RECOMENDACIONES IMPORTANTES : Antes de iniciar las medidas , se protege el galvanómetro , utilizando una
1.
resistencia en serie , con este hasta que se obtenga un equilibrio aproximado , cuando la aguja del galvanómetro marque cero. Para el ajuste final , se retira la resistencia colocada en serie.
El hilo conductor que se utiliza se considera que tiene un diámetro
2.
uniforme, y que debe estar limpio para asegurar un buen contacto entre este y el cursor D. Para evitar que el diámetro varié , el cursor no se debe apretar demasiado contra el alambre para no dañarlo.
CUESTIONARIO: 1.
Encontrar el valor de cuatro resistencias desconocidas con respectivo error. Datos:
R2 = 80Ω
( constante )
1)
Rx = 60
; L3 = 44 cm. ; L4 = 56 cm.
2)
Rx = 70
; L3 = 46.6 cm ; L4 = 53,4 cm.
2.
3)
Rx = 80
; L3 = 50 cm ; L4 = 50 cm.
4)
Rx = 90
; L3 = 53 cm ; L4 = 47 cm.
Explique la variación de la sensibilidad del puente en función de las resistencias del galvanómetro?.
Si las resistencias del galvanómetro son iguales la variación de la sensibilidad del puente es mínima, mientras que medida que difieren las resistencias ( conocida y desconocida) aumenta la variación de la sensibilidad del puente y aumenta el error en las mediciones.
3.
Explique y diga cuál es la influencia de la fuerza electromotriz y de la resistencia interna de la pila en este método?.
La fuerza electromotriz es un elemento de un circuito de corriente continua; que es imprescindible para la realización del método; pero el valor de la fuerza electromotriz no es importante en los cálculos del método empleado.
CONCLUSIONES Χ
Se pudo determinar el valor de resistencias desconocidas mediante el puente de Wheatstone, con su respectivo error.
Χ
Se pudo comprobar experimentalmente que se puede determinar una resistencia desconocida en función de las longitudes del hilo conductor del puente de Wheatstone.
Χ
Se demostró que mientras más difieran las resistencias (conocida y desconocida) también difieren las longitudes y se comete mayor error.
Χ
Se demostró que el valor de la fuerza electromotriz no es importante para los cálculos, pero si es un elemento fundamental para la realización del experimento.
BIBLIOGRAFÍA
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