TÍTULO: Puente de Wheatstone
CURSO: Laboratorio de Física I
PROFESOR: Calla Salcedo, Mario Omar
INTEGRANTES: Cancho Alfaro Rubén Beteta Diaz Jose Jose foronda
CICLO: 2011-II
Puente de Wheatstone OBJETIVOS
Estudiar y Analizar el principio de funcionamiento de un circuito denominado puente de Wheatstone equilibrado alimentado con una fuente de corriente directa (DC). Determinar experimentalmente el valor de una resistencia desconocida, utilizando el puente de Wheatstone también conocido como de puente de hilo. Aplicar los conocimientos sobre las resistencias y el comportamiento de las corrientes en el circuito del puente de Wheatstone.
INTRODUCCION
El puente de Wheatstone deriva de su nombre del físico inglés Sir Charles Wheatstone(1802-1875),quien trabajo con Michael Faraday y además fue profesor de King’s College en Londres.
En un circuito de puente de Wheatstone ,la disposición de las resistencias que lo caracterizan, permiten de manera sencilla medir con gran precisión la magnitud de resistencias desconocidas, cuándo el puente es llevado a la condición de equilibrio, el registro se determina con un amperímetro de alta sensibilidad, él cual actúa como dispositivo indicador.
El esquema de puente de Wheatstone Fig.1.Nos permite determinar el valor de una resistencia RX desconocida, conocidas otras tres R1, R2 y RC .Cuando el miliamperímetro no acusa paso de corriente se dice que el puente está equilibrado cumpliéndose entonces que el producto de las resistencias opuestas es constante, es decir:
(1) Lo que nos permite calcular RX conociendo las otras resistencias.
En el Laboratorio se utilizó una variedad del Puente de Wheatstone denominada Puente de Hilo (Fig.2), en la cual las resistencias R1 y R2 están formadas por un mismo hilo metálico (la misma resistividad y la misma sección). Al deslizar el cursor A cambia el valor de las resistencias RCA Y RAD, pudiendo conseguir de esta manera que el amperímetro marque cero. Cuando esto ocurra se cumplirá la relación expresada en la ecuación (1) por lo que se tiene:
(2)
Como RCA Y RAD tienen la misma resistividad y sección, su valor es proporcional a su longitud y por lo tanto su cociente será igual al cociente entre sus longitudes, es decir
FUNDAMENTO TEORICO
Puente de Wheatstone
El puente de Wheatstone es el circuito diseñado que permite de manera sencilla medir con gran precisión la magnitud de resistencias desconocidas, cuándo el puente es llevado a la condición de equilibrio.
Rx
Ley de corrientes La corriente que pasa por un nodo es igual a la corriente que sale del mismo.
R1 R3 R2
La idea es "equilibrar" el puente buscando un valor de la resistencia variable R2 con el cual la diferencia de potencial entre los nodos A y B sea cero
EQUIPOS Y MATERIALES
Fuente de Poder regulable (0-20V) Unidad que suministra energía eléctrica a otro componente de una máquina, Además Transforma la corriente alterna del tomacorriente Común en corriente directa de bajo voltaje.
Tablero de conexiones Los tableros de conexiones, también llamados cuadros, gabinetes, paneles, consolas o armarios eléctricos de baja y media tensión, principales, de distribución, de protección o de control que alojen elementos o aparatos de potencia eléctrica de 24 V o más o sean de uso exclusivo para este propósito.
Reóstato
Es un resistor de resistencia variable, capaz de soportar tensiones y corrientes muchísimo mayores, y de disipar potencias muy grandes.
Milímetro digital
Es un instrumento electrónico de medida que combina varias funciones en una sola unidad. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro
Seis (06) puentes de conexión. Cinco (05) resistencias de carbón Un (01) interruptor 0-1 (switch off/on) Cables rojo y negro Una (01) wincha
PROCEDIMIENTO
1. Primero Armamos el circuito como se muestra en figura y luego se
procedió a verificar todas las conexiones según la fig.(1) luego regulamos la fuente de voltaje a 2V,y luego Consideramos un valor adecuado para la resistencia R2 y usamos una de las resistencias Rx desconocida.
2. Cambiamos la posición del contacto del deslizante C a lo largo del hilo
(reóstato), hasta que la lectura en el Amperímetro mida cero. 3. Se anotó los resultados en la Tabla Nº1, los valores de longitudes del hilo
L1 y L3,medimos utilizando la wincha y luego estos datos lo anotamos en la tabla N°1 así como también el valor R2 con las resistencias que habíamos considerado para este laboratorio.
4. Con los datos obtenidos, calculamos el valor de la resistencia Rx del
tablero. Comparamos este valor con el hallado usando el código de colores y/o haciendo uso del ohmímetro, que sería su valor de referencia. 5. En esta sesión de laboratorio se trabajó con un mismo voltaje de 2v y
repetimos los pasos del 1 al 4 de esta manera Completamos la tabal N°1.
RESULTADOS
TABLA Nº1 VOLTAJE LONGITUD DEL HILO (cm) (voltios) UTILIZADO 2v 2v 2v 2v 2v
L1 8.5 23 11.5 11.5 3.5
L3 25.5 11 22.5 22.5 30.5
RESISTENCIAS (Ω) Rx Rx R2 (experimental) (Valor referencial) 100 Ω 300 Ω 300 Ω 100 Ω 47.8 Ω 50 Ω 195.6 Ω 100 Ω 200 Ω 4.7k Ω 9.19k Ω 10k Ω 100 Ω 871.4 Ω 1k Ω
ERROR RELATIVO (%) 100 97.8 97.8 99.19 82.6
Para poder hallar el valor de Rx (experimental) se utiliza la siguiente formula:
Rx1 = 100
x
25.5 8.5 Rx1 = 100 x 3 Rx1 = 300 Ω Rx2 = 100
x
Rx3 = 100
x
Rx5 = 100
x
11 23 Rx2 = 100 x 0.478 Rx2 = 47.8 Ω 22.5 11.5 Rx3 = 100 x 1.956 Rx3 = 195.6 Ω Rx4 = 4.7k x 22.5 11.5 Rx4 = 4.7k x 1.956 Rx4 = 9.19k Ω 30.5
3.5 Rx5 = 100 x 8.714 Rx5 =871.4 Ω
CONCLUSIONES
Se concluye que si se conoce la tension y el valor de la resistencia R1 se puede determinar el valor del resistor Rx. En esta práctica de laboratorio se pudo observar la facilidad que nos da un circuito como el Puente de Wheatstone para calcular resistencias. También notamos que los valores representativos de las resistencias calculadas son muy aproximados a los valores medidos de las mismas, verificando el teorema del valor medio se logra afirmar que se comete un mínimo error. Las variantes del circuito del puente de Wheatstone se pueden utilizar para la medida de impedancias, capacitancias e inductancias.
Se aplica la ley de los nudos para hacer una representación más exacta de cada corriente que circula en el circuito
El puente de Wheatstone ya no se utiliza porque en la actualidad se utiliza el Ohmímetro ya que es mucho más práctico para las mediciones
RECOMENDACIONES recomendamos que para el próximo experimento los materiales como en el caso de las resistencias ,haya suficientes y variados de diferentes valores para hacer el experimento de diferentes maneras. También esperamos que se profundice más en los aspectos teoricos y luego hacer la parte experimental.
BIBLIOGRAFIA. Asociación de fondo de investigadores y editores.FISICA..segunda edición 2009. SANTA CRUZ DELGADO,jose,TINS manual de laboratorio.
