UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÈ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA PREINFORME DE CIRCUITOS 1 - LABORATORIO Nº4
EL PUENTE DE WHEATSTONE. Juance barrera (--20112007052--)
LAB. PUENTE DE WHEATSTONE Para este laboratorio se va a hacer el estudio del puente de wheatstone, el cual nos va a facilitar el estudio de una determinada clase de circuitos, en este caso por cuestiones prácticas nuestro circuito va a ser meramente resistivo, es decir que todos los elementos que lo componen son resistencias (variables). Dentro del material que disponemos están varias resistencias de valor conocido que se van a utilizar como resistencias de proporción y dos resistencias de valor desconocido en las que se debe determinar su valor y el valor de las resistencias equivalentes de su asociación en serie y en paralelo, de este modo podemos hallar mediante los métodos de análisis de circuitos (mallas y nodos) los valores de intensidad, voltaje y potencia en cada uno de los elementos, así mismo como en todo el conjunto. Condensadores (impedancias). Muchos 1.
El
instrumentos
INTRODUCCION:
puente
de
wheatstone
es
un
wheatstone
llevan
un
incorporado, medidores
puente
de
como
por
instrumento de gran precisión que puede
ejemplo
de
presión
operar en corriente continua o alterna y
(manómetros) en tecnología de vacío,
permite la medida tanto de resistencias
circuitos resonantes (LCR) para detectar
óhmicas como de sus equivalentes en
fenómenos como la resonancia para
circuitos de corriente alterna en los que
magnética, etc.
existen otros elementos como bobinas o Para
determinar
resistencia
el
eléctrica
valor bastaría
de
una
colocar
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entre sus extremos una diferencia de
cuatro ramas resistivas, junto con una
potencial (V) y medir la intensidad que
fuente de voltaje y un medidor, en este
pasa por ella (I), pues de acuerdo con
caso un voltímetro.
La ley de ohm, R=V/I. sin embargo a
2.
ASPECTOS A TENER EN
menudo la resistencia de un conductor
CUENTA DURANTE EL
no se mantiene constante porque su
DESARROLLO DEL
temperatura varia en el tiempo y su
LABORATORIO
medición no resulta tan sencilla. Evidentemente, la sensibilidad del puente de
wheatstone
depende
de
los
elementos que lo componen pero es fácil que
permita
apreciar
valores
de
resistencias con decimas de ohmio.
Para el análisis del puente vamos a considerar que todas las ramas están formadas por elementos resistivos. Podremos
conocer
su
forma
de
utilización a través del análisis del circuito. Aplicando la ley de Kirchhoff a los nodos a, b, y d
La figura (1) representa un puente de wheatstone tradicional. El puente tiene
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–
4 +1 = 3
necesarias
serán las ecuaciones
y
las
demás
serán
superabundantes. Las Como hay 4 nodos en el puente de wheatstone, estas tres ecuaciones de las
intensidades
independientes, utilizaremos
por
serán lo
la
que
cuarta
no que
correspondería al nodo c.
ecuaciones
constituyen
un
anteriores
sistema
de
seis
ecuaciones con seis incógnitas. Por tanto para aplicar la regla de Cramer será necesario, para calcular cada intensidad, calcular las determinantes de sexto orden. La solución total implica
siete
Determinantes
diferentes. Aun cuando el cálculo de Aplicando la ley de Kirchhoff para las mayas abdefa, acba y bcdb, las ecuaciones que nos quedan son:
un Determinante de sexto orden no ofrece
dificultades
pues
existen
varios métodos para reducir su orden antes de alcanzar el cálculo final, la solución
completa
de
siete
determinantes de sexto orden resulta muy laboriosa. Por tanto, aun cuando la solución del sistema no ofrezca En
el
debemos
desarrollo tener
del en
laboratorio cuenta
las
polaridades indicadas de las distintas caídas de tensión que se encuentran al recorrer cada malla. Como hay seis intensidades desconocidas,
dificultades en principio, será útil buscar otros métodos.
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y de las ecuaciones anteriores se deduce que.
El
puente
de
Wheatstone
está
equilibrado cuando la diferencia de potencial entre los puntos b y c es
3.
IMPLEMENTOS
A
UTILIZAR
DURANTE EL LABORATORIO
nula, en esta situación, I1 representa la corriente eléctrica que pasa por R1
1 multímetro digital.
y también por R3 ya que al ser
1 fuente de alimentación de
VAB = 0, no pasa corriente por AB.
corriente continua.
Además I2 es la corriente que circula
1 tablero de resistencia variable
por R2 y R1.
(hilo con una regleta corredera)
Se cumple que.
(variac). Resistencias de diferente calibre
Vba = Vbd = I3 R3 = I4 R4
Vcb = Vac = I3 R1 = I3 R2
;
caimanes.
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en equilibrio. Si aplicamos la ecuación (1) en las condiciones de
Equilibrio resulta.
Desde el punto de vista práctico el
Si se conoce de antemano R 1 y se miden
puente de Wheatstone se sustituye por el
las
puente de hilo, fig.2,
determinar el valor de la resistencia R X.
longitudes
L1
y
L2
se
puede
R2 y R3 Se reemplazan por un hilo de sección constante, y al ser la resistencia
4.
Errores asociados
La principal fuente de error se encuentra
directamente proporcional a la R2
en los límites de las tres resistencias
= kL1 y R3 = kL2. B es un cursor que se
conocidas. Otros errores pueden ser la
desplaza sobre el hilo y según sea su
insensibilidad en el detector de cero,
posición
las
cambios en las resistencias debido a los
resistencias R2 y R3. Para ciertas
efectos de calentamiento por la corriente,
posiciones del cursor B, el potencial de A
los problemas causados por las f.e.m
es mayor que el de B, para otras ocurrirá
térmicas en el circuito si se miden
al revés y habrá una única posición para
resistencias de valores muy bajos y por
la que VAB = 0 y entonces el puente está
último,
Longitud de hilo, se puede escribir
sobre
él,
así
serán
los
errores
debidos
a
la
resistencia de contactos en la medición de valores de resistencias muy bajos.
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5.
OBJETIVOS
1) Comprobar y comprender el funcionamiento del circuito puente de Wheatstone 2) Emplear en forma adecuada el puente de Wheatstone para la medición de elementos puramente resistivos 3) Determinar el balance de potencia eléctrica en el puente de Wheatstone 4) Determinar cuál forma es la mejor para desarrollar este tipo de circuitos prácticamente, si por el método de wheatstone tradicional, o con el método de hilo con sección constante.
