Informe Fisica 3 Puente Unifiliar Wheatstone

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONA N ACIONAL L DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

PUENTE UNIFILAR DE WHEATSTONE

SEGUNDO LABORATORIO DEL CURSO DE FISICA 3 – FI403E

– 20151358F ALEXANDER JULIO LOPEZ CASTROMONTE CASTROMONTE – 20151358F – 20151338E WALTER ENRIQUE YERBA PACOMPIA PACOMPIA – 20151338E

DOCENTE: SHEILA MALPARTIDA TUNCAR

Lima, Perú 2017

UNIVERSIDAD NA UNIVERSIDAD NACIO CIONA NAL L DE I N G E N I E RI A A Facultad de Ingeniería Ambiental 2. Resumen En el presente informe de Laboratorio, vamos a estudiar y analizar los dos tipos de circuitos principales y simples que nos podemos encontrar normalmente en los aparatos eléctricos de nuestros hogares. Distinguimos entonces entre dos tipos de circuitos según la posición de sus su s elementos, elementos, estas posiciones pueden ser circuitos en serie o en paralelo. Recordemos en primer lugar los principales elementos de un circuito simple. Un circuito simple consta de una fuente de alimentación, por ejemplo una batería o una pila; y un conductor, generalmente un cable de cobre, aunque también podría ser de plata. Cada extremo del cable se encuentra conectado a los bornes de la batería, de tal forma que cuando el circuito se encuentra cerrado (los dos cables conectados a la vez) los electrones fluyen a través del circuito. Además, en todos los circuitos es muy importante que el flujo de estos electrones que generan la corriente sea controlado. Para evitar que se acelere demasiado la aceleración del flujo de la corriente se usan resistencias. La cantidad de corriente que fluye por los circuitos depende de la colocación de estas resistencias, que además determinarán el tipo de circuito del que se trata.

2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 3. Resultados Tabla 3.1: Resultados de las mediciones del circuito en serie. R (Ω)

Valor de R (Ω)

a (cm)

b (cm)

R12

11.9 ± 0.1

58.35 ± 0.05

47.20 ± 0.05

R13

23.8 ± 0.2

75.00 ± 0.05

30.00 ± 0.05

R14

45.6 ± 0.4

87.00 ± 0.05

17.90 ± 0.05

R15

67.4 ± 0.5

91.60 ± 0.05

12.90 ± 0.05

R16

116.9 ± 0.7

96.50 ± 0.05

6.80 ± 0.05

R17

216.2 ± 0.8

100.20 ± 0.05

3.70 ± 0.05

R23

11.9 ± 0.1

57.20 ± 0.05

45.50 ± 0.05

R24

33.7± 0.3

80.90 ± 0.05

21.40 ± 0.05

R25

55.5 ± 0.4

89.20 ± 0.05

13.50 ± 0.05

R26

105.0 ± 0.6

96.60 ± 0.05

7.20 ± 0.05

R27

204.3 ± 0.7

99.60 ± 0.05

2.70 ± 0.05

R34

21.8 ± 0.2

72.50 ± 0.05

30.50 ± 0.05

R35

43.6 ± 0.3

86.40 ± 0.05

17.10 ± 0.05

R36

93.1 ± 0.5

95.00 ± 0.05

11.70 ± 0.05

R37

192.4± 0.6

99.20 ± 0.05

5.00 ± 0.05

R45

21.8 ± 0.1

73.00 ± 0.05

28.90 ± 0.05

R46

71.3 ± 0.3

92.80 ± 0.05

10.30 ± 0.05

R47

170.6 ± 0.4

98.50 ± 0.05

3.20 ± 0.05

R56

49.5 ± 0.2

87.30 ± 0.05

15.00 ± 0.05

R57

148.8 ± 0.3

98.20 ± 0.05

4.80± 0.05

R67

99.3 ± 0.1

95.10 ± 0.05

7.80 ± 0.05

Tabla 3.2: Mediciones de las resistencias conocidas y valor final. R

Intervalo de R (Ω)

Valor final (Ω)

R12

[ 11.8 - 12.0 ]

11.9 ± 0.1

R23

[ 11.9 - 12.0 ]

11.9 ± 0.1

R34

[ 21.7 - 22.0 ]

21.8 ± 0.2

R45

[ 21.7 - 21.9 ]

21.8 ± 0.1

R56

[ 49.4 - 49.7 ]

49.5 ± 0.2

R67

[ 99.2 - 99.4 ]

99.3 ± 0.1

3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 4. Cuestionario Cálculos y resultados para el informe 2 A. Determine el valor de Rx para todos los datos medidos: R (Ω)

Valor de R (Ω)

a (cm)

b (cm)

Rx (Ω)

R12

11.9 ± 0.1

58.35 ± 0.05

47.2 ± 0.05

9.6 ± 0.1

R13

23.8 ± 0.2

75.00 ± 0.05

30.0 ± 0.05

9.5 ± 0.1

R14

45.6 ± 0.4

87.00 ± 0.05

17.9 ± 0.05

9.4 ± 0.1

R15

67.4 ± 0.5

91.60 ± 0.05

12.9 ± 0.05

9.5 ± 0.1

R16

116.9 ± 0.7

96.50 ± 0.05

6.8 ± 0.05

8.2 ± 0.1

R17 R23

216.2 ± 0.8 11.9 ± 0.1

100.2 ± 0.05 57.2 ± 0.05

3.7 ± 0.05 45.5 ± 0.05

8.0 ± 0.1 9.5 ± 0.1

R24

33.7± 0.3

80.9 ± 0.05

21.4 ± 0.05

8.9 ± 0.1

R25

55.5 ± 0.4

89.2 ± 0.05

13.5 ± 0.05

8.4 ± 0.1

R26

105.0 ± 0.6

96.6 ± 0.05

7.2 ± 0.05

7.8 ± 0.1

R27

204.3 ± 0.7

99.6 ± 0.05

2.7 ± 0.05

5.5 ± 0.1

R34

21.8 ± 0.2

72.5 ± 0.05

30.5 ± 0.05

9.2 ± 0.1

R35

43.6 ± 0.3

86.4 ± 0.05

17.1 ± 0.05

8.6 ± 0.1

R36

93.1 ± 0.5

95.0 ± 0.05

11.7 ± 0.05

11.5 ± 0.2

R37

192.4± 0.6

99.2 ± 0.05

5.0 ± 0.05

9.6 ± 0.2

R45

21.8 ± 0.1

73.0 ± 0.05

28.9 ± 0.05

8.6 ± 0.1

R46

71.3 ± 0.3

92.8 ± 0.05

10.3 ± 0.05

7.9 ± 0.1

R47 R56

170.6 ± 0.4 49.5 ± 0.2

98.5 ± 0.05 87.3 ± 0.05

3.2 ± 0.05 15.0 ± 0.05

5.5 ± 0.2 8.5 ± 0.1

R57

148.8 ± 0.3

98.2 ± 0.05

4.8 ± 0.05

7.3 ± 0.2

R67

99.3 ± 0.1

95.1 ± 0.05

7.8 ± 0.05

8.1 ± 0.1

 = Σ 21 , = 1,6  = 1,7 , >   = 9.6±0.1  9.5±0.1  9.4±0.1  9.5±0.1  8.2±0.1  8.0±0.1  9.5±0.1  8.9±0.1  8.4±0.1  7.8±0.1  5.5±0.1  9.2±0.1  8.6±0.1  11.5±0.2  9.6±0.2  8.6±0.1  7.9±0.1  5.5±0.2  8.5±0.1  7.3±0.2  8.1±0.1/21 =8.52857142±0.04619047 =8.53±0.05 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental B. Resuelva las preguntas 2, 3, 4 y 5 de la guía utilizada en la práctica 2. Determine la resistencia total para: R23

R12

1

R34

3

2

R45

4

R56

5

R67

6

7 1

Req = R12 + R23 + R34 + R45 +R56 +R67

 = 11.9 ±0.1  11.9 ±0.1  21.8 ±0.2  21.8 ±0.1  49.5 ±0.2  99.3 ±0.1  =216.2 ±0.8 3. En el esquema siguiente determinar la resistencia total (Rxy) y comprobar este resultado mediante un procedimiento analítico utilizando los valores calculados para la esquena anterior.

R12

R23

R34

R67

R56

R45

 =       = 11.9 ±0.1 11.9 ±0.1 21.8 ±0.2  =45.60±0.4  =       = 99.3 ±0.1  49.5 ±0.2  21.8 ±0.1  =170.6±0.4

5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental  =    →  = × …  +    .   =45.6±0.4=45.6×1± . .   =170.6±0.4=170.6×1± .

0.4  0.4 ]  ×  =45.6×170.6[1 ± 45.6 170.6  ×  =7779.36±86.48   : × = .±.  =  . ± . +  =35.98 ±0.53 4. En el siguiente esquema determine la resistencia equivalente Rxy y comprobar analíticamente:

R12

R23

R45 R34

´=   = 11.9 ±0.1  11.9 ±0.1 =23.8±0.2  =    →  = ´× …  ´+  ′  .  .  ´× = 23.8 × 21.8 1 ± . . ´× =518.84±9.12 . × 1 ±  .  .  =11.4±0.3  = .±. = .±. . . .    = 21.8±0.1  11.4±0.3 =33.2±0.4 6

UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 5. ¿Cuál es la influencia de la f.e.m y de la resistencia interna en este método? La f.e.m al ser mayor da más energía al fuente da mayor diferencia de potencial entre los puntos M y N y dado que la resistencia entre esos puntos no varía la corriente aumenta, pasa lo contrario si la f.e.m. disminuye. Al aumentar la resistencia interna la corriente que pasa por él, disminuye, y si la resistencia disminuye la corriente aumenta, siendo constante la f.e.m.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 5. Conclusiones 

La resistencia equivalente de una combinación en serie de resistencias es la suma numérica de las resistencias individuales y siempre es mayor que cualquier resistencia individual.



El inverso de la resistencia equivalente de dos o más resistencias conectados en una combinación en paralelo es igual a la suma de las inversos de las resistencias individuales; además la resistencia equivalente siempre es menor que la resistencia más pequeña en el grupo.



Los circuitos eléctricos tienen la capacidad de transportar energía eléctrica por medio de materiales que permitan la fluidez de la energía, tales como los conductores y para que no haya escape y sobrecarga de energía se presentan las resistencias.



Un circuito eléctrico puede presentar varias resistencias qué pueden ser un paralelo o continuas que al sumarse como resultante del total de todas las resistencias utilizadas según la ley de ohm.



Las cargas negativas y positivas son las que dan las características de la corriente eléctrica y estas cargas son las que fluyen en los circuitos.



La energía eléctrica posee una serie de cargas negativas y positivas, las cuales en un determinado presenta nivel de energía como los voltios y amperaje basados en la intensidad de la cargas.



Un circuito eléctrico para que funcione está conformado por una o más resistencias, una fuente de energía y un conductor.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 6. Fuentes de información 6.1. https://www.uv.es/zuniga/3.2_Propagacion_de_errores.pdf (Visualizado el 26/05/2017) 6.2. https://www.fisicalab.com/apartado/cifras-significativas-y-redondeo (Visualizado el 26/05/2017) 6.3. http://unicrom.com/puente-de-wheatstone-medidor-resistencias-precision/ (Visualizado el 26/05/2017) 6.4. http://pendientedemigracion.ucm.es/info/Geofis/practicas/errores.pdf (Visualizado el 26/05/2017) 6.5. http://www.cifp-mantenimiento.es/e-learning/index.php?id=30&id_sec=1 (Visualizado el 26/05/2017)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 7. Anexos 7.1. Material utilizado para los cálculos de errores y resistencias.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 8. Apéndice 8.1. Hoja de datos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 8.2. Procedimiento y cálculo 8.2.1. Calculo de las resistencias conocidas y su asociación en serie

12= 11.812.0  12= .+.  =11.9 = −.  =0.1

12=11.9±0.1

23= 11.912.0  23= .+.  =11.9 = 1211.9 2 =0.1

23=11.9±0.1

34= 21.722.0  34= .+.  =21.8 = 22.021.7 2 =0.2

34=21.8±0.2

45= 21.721.9  45= .+.  =21.8 = 21.921.7 2 =0.1

45=21.8±0.1

45= 49.449.7  45= .+.  =49.5 = 49.749.4 2 =0.2

56=49.5±0.2

67= 99.299.4  67= .+.  =99.3 = 99.499.2 2 =0.1

67=99.3±0.1

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE I N G E N I E RI A Facultad de Ingeniería Ambiental 8.2.2. Cálculo de las Rx en la tabla adjuntada. Observación: al colocar Rij, quiere decir que se utilizó dicha resistencia para

determinar su respectivo Rx.

.±. .±. =.±. . 1 ± .  .  =0.80891137±0.00155005 = . . . = 0.809±0.00211.9±0.1 0.1 )] =0.80911.9[1 ± (0.002  0.809 11.9 =9.6271±0.1047 = 9.6 ± 0.1 Ω =.±. .±..±. 0.05  0.05)] =0.4±0.00093333 = (30.0 )[1 ± ( 75.0 30.0 75.0 =0.400±0.00123.8±0.2 0.2 )] =0.40023.8[1 ± (0.001  0.400 23.8 =9.52±0.1038 =9.5±0.1Ω =.±. .±..±. 0.05  0.05)] =0.20574712±0.00069295 = (17.9 )[1 ± ( 87.0 17.9 87.0 =0.206±0.00145.6±0.4 0.4 )] =0.20645.6[1 ± (0.001  0.206 45.6 =9.3936±0.128 = 9.4 ± 0.1 Ω 18


=.±. .±..±. 0.05  0.05)] =0.14082969±0.00062272 = (12.9 )[1 ± ( 91.6 12.9 91.6 =0.141±0.00167.4±0.5 0.5 )] =0.14167.4[1 ± (0.001  0.141 67.4 =9.5034±0.1379 =9.5±0.1Ω .±. .±. =.±. 6.8 )[1 ± (0.05  0.05)] =0.07046632±0.00055464 = (96.5 6.8 96.5 =0.070±0.001116.9±0.7 0.7 )] =0.070116.9 [1 ± (0.001  0.070 116.9 =8.183±0.1659 =8.2±0.2Ω .±. .±. =.±. 3.7 )[1 ± (0.05  0.05 )] =0.3692614±0.00051742 = (100.2 3.7 100.2 =0.369±0.001216.2±0.8 0.8 )] =0.369216.2 [1 ± (0.001  0.369 216.2 =79.7778±0.5114 =79.8±0.5Ω

19


=(.±. .±.).±. 0.05  0.05)] =0.79545454±0.00156945 = (45.5 )[1 ± ( 57.2 45.5 57.2 =0.795±0.00211.9±0.1 0.1 )] =0.79511.9[1 ± (0.002  0.795 11.9 =9.4605±0.133 =9.5±0.1Ω =(.±. .±.).±. 0.05  0.05)] =0.26452410±0.00078153 = (21.4 )[1 ± ( 80.9 21.4 80.9 =0.265±0.00133.7±0.3 0.3 )] =0.26533.7[1 ± (0.001  0.265 33.7 =8.9305±0.1132 =8.9±0.1Ω =.±. .±..±. 0.05  0.05)] =0.15134529±0.00064537 = (13.5 )[1 ± ( 89.2 13.5 89.2 =0.151±0.00155.5±0.4 0.4 )] =0.15155.5[1 ± (0.001  0.151 55.5 =8.3805±0.1159 =8.4±0.1Ω

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.±. ).±. =(.±. 7.2 )[1 ± (0.05  0.05)] =0.07453416±0.00055621 = (96.6 7.2 96.5 =0.075±0.001105.0±0.6 0.6 )] =0.075105.0 [1 ± (0.001  0.075 105.0 =7.875±0.15 =7.9±0.2Ω .±. .±. =.±. 2.7 )[1 ± (0.05  0.05)] =0.02710843±0.00051561 = (99.6 2.7 99.6 =0.027±0.001204.3±0.7 0.7 )] =0.027204.3 [1 ± (0.001  0.027 204.3 =5.5161±0.2232 =5.5±0.2Ω =.±. .±..±. .  .  = 0.42068965± 0.00097978 Ω = . 1 ±  . . . =0.421±0.00121.8±0.2 0.2 )] =0.42121.8[1 ± (0.001  0.421 21.8 =9.1778±0.106 = 9.2 ± 0.1 Ω =(.±. .±.).±. .  .  = 0.19791666± 0.00069323 Ω = . 1 ±  . . . 21


=0.198±0.00143.6±0.3 0.3 )] =0.19843.6[1 ± (0.001  0.198 43.6 =8.6328±0.103 = 8.6 ± 0.1 Ω =(.±. .±.).±. .  .  = 0.12315789 ± 0.00059113 Ω = . 1 ±  . . . =0.123±0.00193.1±0.5 0.5 )] = 0.12393.1 [1 ± (0.001  0.123 93.1 =11.4513±0.1546 = 11.5 ± 0.2 Ω .±. ).±. =(.±. . 1 ± .  .  = 0.05040322 ± 0.00052943 Ω = . . . =0.050±0.001192.4±0.6 0.6 )] = 0.050192.4 [1 ± (0.001  0.050 192.4 =9.62±0.222 = 9.6 ± 0.2 Ω =(.±. .±.).±. .1 ±  .  .  = 0.39589041 ± 0.00095608 Ω = . . . =0.396±0.00121.8±0.1 0.1 )] = 0.39621.8 [1 ± (0.001  0.396 21.8 22


=8.6328±0.0614 = 8.6 ± 0.1 Ω =(.±. .±.).±. .  .  = 0.11099137 ± 0.00059859 Ω = . 1 ±  . . . =0.111±0.00171.3±0.3 0.5 )] = 0.11171.3[1 ± (0.001  0.111 71.3 =7.9143±0.1046 = 7.9 ± 0.1 Ω .±. ).±. =(.±. . 1 ± .  .  = 0.03248730± 0.00052410 Ω = . . . =0.032±0.001170.6±0.4 0.4 )] = 0.032170.6 [1 ± (0.001  0.032 170.6 =5.4592±0.1834 = 5.5 ± 0.2 Ω =(.±. .±.).±. .  .  =0.17182130±0.00067114Ω = . 1 ±  . . . =0.172±0.00149.5±0.2 0.4 )] = 0.17249.5[1 ± (0.001  0.172 49.5 =8.514±0.0839 = 8.5 ± 0.1 Ω 23


.±. ).±. =(.±. . 1 ± .  .  = 0.04887983± 0.00053405 Ω = . . . =0.049±0.001148.8±0.3 0.3 )] = 0.049148.8 [1 ± (0.001  0.049 148.8 =7.2912±0.1635 = 7.3 ± 0.2 Ω .±. ).±. =(.±. . 1 ± .  .  = 0.08201892± 0.0005688 Ω = . . . =0.082±0.00199.3±0.1 0.1 )] = 0.08299.3[1 ± (0.001  0.082 99.3 =8.1426±0.1075 = 8.1 ± 0.1 Ω

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Informe Fisica 3 Puente Unifiliar Wheatstone

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