Universidad Nacional de Ingeniería
I.
Puente unifliar de Wheatstone
RESUMEN
Este Este info inforrme tien tiene e como como obje objeti tivo vo hace hacerr el estu estudi dio o del del puen puente te de Wheatstone, el cual nos facilita la medición de la resistencia (o en general la impedancia) de un componente sabiendo la de otros tres componentes. Para la elaboración de este experimento armaremos circuitos eléctricos con los cuales podamos variar una de las resistencias con el n de !ue el galv galvan anóm ómet etro ro mar! mar!ue ue cero cero.. "uego uego real reali# i#ar arem emos os medi medici cion ones es de las las long longit itud udes es de los los segm segmen ento tos s !ue !ue son son prop propor orci cion onal ales es a las otra otras s dos dos resis esiste tenc ncia ias s cono conoci cida das. s. $n $na a ve# !ue !ue teng tengam amos os los los valo valorres de los los segme segmento ntos s % de la tercer tercera a resis resisten tencia cia conoci conocida da podre podremos mos calcul calcular ar la resistencia
desconocida ida
median iante
el
uso
de
u na
fórmula
!ue
mencionaremos m&s adelante. "os resultados obtenidos ser&n colocados en una tabla para luego luego compararlos compararlos con los resulta resultados dos anal'ticos anal'ticos % ver nuestro porcentaje de error. $na ve# concluido el experimento obtuvimos nuestras conclusiones, de las cuales la m&s importante fue !ue
P&gina
Universidad Nacional de Ingeniería
Puente unifliar de Wheatstone
II. ABSTRA ABSTRACT CT his report has as its main objective the stud% of the Wheatstone bridge, *hic *h ich h faci facilit litat ates es the the meas measur urem emen entt of resi resist stan ance ce (or (or in gene genera rall the the impedance) of a component +no*ing the magnitude of the three other components. or the preparation of this experiment *e set up circuits in *hich *e can manipulate one of the resistors so that the galvanometer reads #ero. hen *e *ill measure the lengths of the segments that are proportional to the t*o other +no*n resistances. -nce *e have the values of the segments and the magnitude of the third resistor, *e can calculate the un+no*n resistance b% using a formula *hich *ill be mentioned later. he results *ill be placed on a table and then *ill be compared *ith the anal%tical ones and see our error rate. inall%, *e obtained our conclusions, of *hich the most important *as that
P&gina
Universidad Nacional de Ingeniería
Puente unifliar de Wheatstone
III. INTRODUC INTRODUCCIÓN CIÓN Para el correcto uso de ciertos dispositivos eléctricos es necesario saber su capacidad, inductancia o resistencias eléctricas, por ende en el presente informe estudiaremos estudiaremos el c&lculo de estas, por medio del uso del dispositivo llamado puente de Wheatstone, !ue nos da medidas m&s precisas de las resistencias. El puente puente de Wheats Wheatston tone e consis consiste te en / resis resisten tencia cias s conoci conocidas das % una resistencia desconocida, conectadas entre s' en forma de diamante. 0e apli aplica ca una una corr corrie ient nte e cont contin inua ua a trav través és de dos dos punt puntos os opue opuest stos os del del diamante % se conecta un galvanómetro como detector de cero a los otros dos puntos. 1uando todas las resistencias se nivelan, las corrientes !ue circulan por los dos bra#os del circuito se igualan, lo !ue elimina el paso de corriente por el galvanómetro. galvanómetro. 2ariando el valor de una de las resistencias conocidas, el puente se puede ajustar a cual!uier valor de la resistencia desconocida, !ue se calcula a partir de los valores de las otras resistencias. 0e emplean puentes de este tipo para medir la inductancia % capacitancia de los componentes de un circ circui uito to.. Para ara ello ello se sust sustit itu% u%en en las las resis esiste tenc ncia ias s por por indu induct ctan anci cias as % capacitancias conocidas.
P&gina /
Universidad Nacional de Ingeniería
Puente unifliar de Wheatstone
PUENTE UNIFILIAR DE WHEATSTONE
1. FUNDAMENTO TEÓRICO El puente est& constituido por cuatro resistencias, una fuente de alimentación 3 % un detector de cero (milivolt'metro), conectadas como muestra la gura. En la condición de e!uilibrio, cuando la dife difere renc ncia ia de pote potenc ncia iall entr entre e 4 % 1 es nula nula,, los los valo valore res s de las las resistencias cumplen5 6 6/ 7 6 6x 1onociendo 6, 6 % 6/ se puede determinar el valor de la resistencia desconocida 6x5 6x 7 6 8 (6 (6 6/) 6/) 1uan 1uando do esta esta cond condic ició ión n no se cump cumple le,, la tens tensió ión n de dese!uilibrio est& dada por5 241 7 3 96x 8 (6x : 6/) ; 68 (6 : 6)<. Esta relación es ampliamente utili#ada para medir o alguna magnitud f'sica !ue produ#ca variaciones en una resistencia. En este caso, la resistencia 6x hace de sensor % la tensión 241 se amplica % se convierte, a través de un transductor, a la magnitud !ue se dese desea a medi medirr. Por ejem ejempl plo5 o5 medi medici ción ón de temp temper erat atur ura a con con una una resistencia de platino= medición de deformaciones con un >strain? gauge@, etc. 1omo trabajo en el laboratorio, la comisión conectar& los elementos segAn el circuito descrito % determinar& el valor de una resistencia desconocida.
Resistencias en paralelo: Asociación
serie
en
y
en
serie: Es la !ue
resulta de unir el extremo de una resistencia con el principio de la siguiente.
"a resistencia total e!uivalente a la asociación en serie, es igual a la suma de todas % cada una de las resistencias asociadas5 6t 7 6 : 6. "a resistencia e!uivalente siempre ser& ma%or !ue la ma%or de las resistencias asociadas.
P&gina B
Universidad Nacional de Ingeniería
Puente unifliar de Wheatstone
Asociación en paralelo: Es la !ue resulta de unir varias resistencias
de tal tal modo modo !ue !ue teng tengan an sus sus extr xtremos emos cone conect ctad ados os a punt puntos os comunes.
"a resistencia total ser& ahora igual a la inversa de la suma de las inversas de las resistencias asociadas5 ( 8 6t) 7 ( 8 6) : ( 8 6).
2. OBJETIVOS
Estudiar el dispositivo llamado >Puente de Wheatstone@ !ue sirve para medir capacidades, inductancias % resistencias eléctricas= % utili#arlo para determinar el valor de algunas resistencias.
3. METODOLOGÍA Equipo utilizado •
$na fuente de corriente continua
•
$n >puente uniliar@
•
$n galvanómetro
•
$na caja con seis resistencias (x) desconocidas
•
$na caja con seis resistencias conocidas
P&gina C
Universidad Nacional de Ingeniería
•
Puente unifliar de Wheatstone
Die# alambres de conexión
Procedimient o •
Disponga el e!uipo como se muestra en la gura
•
E!uilibre el puente, observando !ue entre los % 4 no solo existe la resis resisten tencia cia propi propia a de 6x, sino también la resistencia de los conductores % contactos !ue solo pueden despreciarse en el caso de !ue la resistencia !ue se desea medir sea comparativamente grande= del mismo modo, debido a la resistencia !ue presentan los puntos del contacto del alambre es aconsejable !ue el punto de contacto 4 esté cercano al punto central del alambre, para esto es necesario colocar el contacto 4 en el punto media del alambre, luego elegir un valor adecuado para 6 v tal !ue la aguja del galvanómetro experimente la menor desviación posible a uno u otro otro lado lado de la posi posici ción ón de e!ui e!uili libr brio io,, !ue !ue ser& ser& recob ecobrad rada a post poster erio iorm rmen ente te con con pe!u pe!ueF eFos os movi movimi mien ento tos s del del cont contac acto to 4.
•
Presione Presione el botón para mejorar la sensibilidad del galvanómetro. ome ome nota de las longitudes a % b, lo mismo !ue 6 v. "os dos Altimos pasos deben repetiré para cada valor de 6 x !ue desee medirse.
4. RESULTADOS R R12
Rv I I
a (c!
" (c!
R#
6E0G0EH1G EH 0E6GE .C J.C K.JC/ K .LC J.IL
P&gina M
R# J.I/I
Universidad Nacional de Ingeniería
R23
I I I I I I I I B MB MB
R34 R4$ R$% R%& R&1
Puente unifliar de Wheatstone K.C /B /.C .CM /.CM I.LC J.MC /.B/K .LC M.KLC I.C B.MC
.C M.LC L.C J.J L.J I /.C L./ K /.KLC /I.C M.C
B.JK /.JL I.LCC L.KI I.IC J.LL /.//K BI.MM J./C JI.CBK KB./K JK.K
B./B J.LK J.MMB /M.CII J./J J.//
RESISTENCIA EN SERIE ' ARALELO R#)
I B I B
R#)
I./LC /.MKK L.IM B.M/
/I./LC B.IM /.MJ M.
J.LL B.J// L.LL/ L.BKK
L.IC L.M/I
$. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Comparamos los resultados otenidos e!perimentalmente con los datos teóricos" para así poder ver nuestro # de error:
R R12 R23 R34 R4$ R$% R%&
•
R# R#ROM R*+,-co /+--oRESISTENCIAS EN SERIE K.JC/ J.IL B.JK /.JL I.LCC L.KI I.IC J.LL /.//K BI.MM J./C JI.CBK
J.I/I
I
J.MJLN
B./B
I
CK.MCMN
J.LK
./LN
J.MMB
I.MLN
/M.CII
BL
./BIN
J./J
II
K.MIKN
$etermine a resistencia total para el es%uema &a':
R17=179.999
R teórico =211.000 error =14.692
P&gina L
Universidad Nacional de Ingeniería
•
Puente unifliar de Wheatstone
(n el es%u es%uem ema a &'" &'" dete determ rmin ine e la resis esiste tenc ncia ia tota totall &) !* ' * comproar este resultado mediante un procedimiento analítico utili+ando los valores calculados para el es%uema &a',
1
+
1
R 12+ R23 + R34 R 45+ R56 + R67 1 9.030 + 4.134 + 19.278
+
1
=
R xy1 1
19.664 +36.500 + 91.392
=
1
R xy 1
R xy1 =26.595 R teórico =33.640 error =20.941 •
(n el es%uema &c'" determine la resistencia e%uivalente ) !* * comproar analíticamente,
1 1
+
1
R45= R xy 2
+
R12+ R23 R34 1 1 9.030 + 4.134
+
1
+ 19.664 = R xy 2
19.278
R xy 2=27.487
R teórico =3 2.476 2.476 error =15.362
•
-Cu.l es la in/uencia de la 0,e,m, *" de la resistencia interna en este m1todo2
•
(!pli%ue la variación de la l a sensiilidad del galvanómetro,
%. CONCLUSIONES
P&gina K
Universidad Nacional de Ingeniería
Puente unifliar de Wheatstone
•
P&gina J
Universidad Nacional de Ingeniería
Puente unifliar de Wheatstone
IV. IV. BIBLIOGRA BIBLIOGRAFÍA FÍA
Pr&cticas de "aboratorio de 'sica. $niversidad Hacional de Gngenier'a.
Edición del IIJ. 0ears, Oemans+% (IIJ) 'sica $niversitaria, omo (. Edición) 1ap.
C?M Gng. Patrignani. Qu'a de laboratorio. labor atorio. Puente Wheatstone. 6ecuperado 6ecuperado de5 http588***.sica.uns.edu.ar8asignat http588***.sica.uns.edu.ar8asignaturas8verRarchivo uras8verRarchivo.phpS .phpS
!7TMUVr7OQfVf7BICKMK//Rlaboratorio.pdf 6esistencias en serie % paralelo. 6ecuperado de5 http588***.dcb.unam.mx8users8franciscompr8docs8emaNI/8/.BNI%
NI/.CNI6esis6e NI/.CNI6esis6esisteNIenNIse sisteNIenNIserieNI%NIparalelo.pdf rieNI%NIparalelo.pdf Electricidad. 6ecuperado de5 http588***.iesbinefar.es8tecnologia8cReso8WRElectricidad8descargas8W R1IRbI/.ppd
P&gina I
Universidad Nacional de Ingeniería
Puente unifliar de Wheatstone
Í0c+ G.
6esumen
GG.
bstract
GGG.
Gntroducción
/
. undamento teórico . -bjetivos
B
C
/. Uetodolog'a
C
B. 6esultados L C. Disc Discus usió ión n de resul esulta tado dos s K M. 1onclusiones G2.
4ibliograf'a
I
P&gina
