DISPOSITIVOS ELECTRICOS Y MEDICIONES Práctica #5 TEMA: Puente de Wheastone Objetivos. Simplificar el sistema Puente de Wheatstone. Conseguir el equilibrio del puente, con valores de resistencias adecuadas. Reemplazar la resistencia desconocida por arreglos notables de otras resistencias. Determinar las resistencias equivalentes teórica y experimentalmente. Marco Teórico. Un puente de Wheatstone es un instrumento eléctrico de medida inventado por Samuel Hunter Christie en 1832, mejorado y popularizado por Sir C harles Wheatstone en 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos están e stán constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida. Cuando el puente está construido de forma que R1 es igual a R3, Rx e s igual a R2 en condición de equilibrio. (corriente nula por el galvanómetro). Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede se r determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de Rx romperán el e quilibrio y serán claramente detectados por la indicación del g alvanómetro. De forma alternativa, si los valores de R1, R2 y R3 son conocidos y R2 no es ajustable, la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de Rx siendo este procedimiento más rápido que el ajustar a cero la corriente a través del medidor. Variantes del puente de Wheatstone se pueden utilizar para la medida de impedancias, capacidades e inductancias La disposición en puente también es ampliamente utilizada en instrumentación electrónica. Para ello, se sustituyen una o más resistencias por sensores, que al variar su resistencia dan lugar a una salida proporcional a la variación. A la salida del puente suele colocarse un amplificador. Practica.1.-Puente de Wheastone
1
a) 0Ω ≤ Rx <5k Ω
a) 0Ω ≤ Rx <10k Ω
c)Mida los voltajes A-B, B-C, C-D, A -D
Valores Medidos
A-B
B-C
C-D
D-A
3.11V
5.95V
6.64V
2.41V
Valores simulados
A-BasdasdasdasdasdasdasdasddaB-C
2
C-DasasdasdasdasdasdasdasasdC-A
Preguntas.1. EXPLIQUE QUE SUCEDE CUANDO LOS VALORES DE RX SON MAYORES A LAS DEL POTENCIOMETRO Cuando los valores de Rx son mayores a las del potenciómetro esto quiere decir que el puente no se encuentra en equilibrio, ósea el voltaje de thevenin no es cero; por más que tratemos de cambiar el valor de la resistencia del potenciómetro el voltaje de thevenin nunca se va a encerar.
2. EXPLIQUE LOS VOLTAJES MEDIDOS EN EL LADO IZQUIERDO DEL PUENTE Las resistencias del lado izquierdo del puente se encuentran ubicadas en paralelo, ya que como en el voltímetro el voltaje nos da cero, se convierte entonces en un circuito con dos resistencias n serie que están en paralelo y cuando el voltímetro nos marca un voltaje diferente de cero el circuito cambia notablemente.
3. COMO SE OBTIENE EL PUENTE DOBLE DE KILVIN A PARTIR DEL PUENTE DE WHEATSTONE Una modificación del puente de Wheatstone que utiliza como elementos de comparación resistencias muy pequeñas. Como se muestra en la figura 1-14D, este puente presenta un par adicional, R3R4, que guardan la misma relación que R1 y R2. Donde R5 y R6, son las resistencias de pequeño valor que se utilizan como elementos de comparación y R7, es la resistencia desconocida. En la condición de equilibrio se cumple la siguiente condición:
3
4.
COMO REALIZARIA UNA PRÁCTICA USANDO EL PUNTE DE HILO
El puente de hilo es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o corriente alterna y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de corriente alterna en los que existen otros elementos como impedancias inductivas e impedancias capacitivas. El puente de hilo y cursor, Slide-wire bridge , es un puente de Wheatstone simplificado en el que la relación de resistencias se determina por la posición de un cursor sobre un hilo de resistencia. Dos de las resistencias han sido sustituidas por un hilo conductor tenso de sección constante. Al apoyar el cursor conectado al amperímetro, el alambre queda dividido en dos resistencias de valor R 1 = D l1 / s y R2 = D l2 / s, donde D es la resistividad del alambre, s su sección transversal y L la longitud total del alambre; l2 = L - l1. Se dice que el puente está equilibrado cuando la diferencia de potencial entre los puntos B y D es nula. En este momento no circulará corriente por el galvanómetro intercalado entre éstos. La medición está basada en la aplicación de la conexión puente. Las resistencias R x y R3 se encuentran en uno de los brazos, R1 y R 2 en el otro; estas últimas están constituidas por unas determinadas longitudes de cable especial, constatan, por ejemplo. Se desplaza un cursor sobre estos cables hasta que el galvanómetro señale 0, lo cual indica que no hay ninguna intensidad en el puente B-D. Se tienen entonces las siguientes razones:
de donde
R1 y R2 son proporcionales a las longitudes de cable l 1 y l2, por lo que:
de donde
Como R3 es conocida, la resistencia R x se obtiene midiendo las dos longitudes. En la práctica, el cable del puente de medida está enrollado en espiral y la razón l 1 : l2 se lee directamente según la posición del cursor. Se multiplica entonces este valor por el valor conocido de R x, que puede ajustarse a 0,1Ω , 1Ω , ó 100Ω , eligiéndose de entre éstos el m ás próximo a Rx. La sensibilidad del Puente de Wheatstone depende de los elementos que lo componen, pero es fácil que permita determinar valores de resistencias con una incertidumbre dentro de las décimas de ohmio. A la salida del puente suele colocarse un amplificador. 5. CONSULTE LAS APLICACIONES DEL PUENTE DOBLE DE KELVIN
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Nos ayuda para verificar que se cumplan con la tolerancia de resistencia especificada, con el fin de la línea de producción y con el testeo de control de calidad. Verificar que la resistencia de contacto sea menor a los límites que deben ser preestablecidos. Debe medirse la resistencia de los cables del robot de soldar para afirmar que la calidad de soldado no se deteriore. Deben realizarse mediciones de la resistencia de conexión en aviones y vehículos militares, es necesario garantizar que todo el equipamiento instalado en el avión está conectado eléctricamente a la estructura, incluyendo el equipamiento de cocina.
6. EXISTEN OTROS TIPOS DE PUENTES Y CUALES, EXPLIQUE EL FUNCIONAMIENTO DE UNO DE ESTOS PUENTES. 7. Puente de Hay Un circuito puente que se utiliza generalmente para la medida de inductancias en términos de capacitancia, resistencia y frecuencia. Se diferencia del puente de Maxwell en que el condensador se dispone en serie con su resistencia asociada, como se indica en la figura 1-14C . Las condiciones de equilibrio son:
Puente de Maxwell Una red en puente de CA en la que una rama está compuesta de una inductancia y una resistencia en serie; la opuesta, de un condensador y una re sistencia en paralelo; y las otras dos ramas, de resistencias. El puente se ilustra en la figura 1-14A y se usa para la medida de inductancias (en función de un condensador conocido) o capacidades (en función de una inductancia conocida), siendo la relación de equilibrio:
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Puente de Wien. Un circuito puente de CA, en el que una rama consta de una resistencia y una capacitancia en serie, y la contigua de una resistencia y una capacitancia en paralelo, siendo las dos ramas restantes puramente resistivas. El puente indicado en la figura 1-14E se usa para medida de capacitancias en términos de resistencia y frecuencia. En el equilibrio, se aplican las siguientes relaciones:
que dan las siguientes expresiones para C1 y C2 :
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Bibliografía.
http://www.mitecnologico.com/Main/PuentesDeWheatstone http://www2.cie.uva.es/optica/Practicas/primero/fisica/ptewheatstone/ptewheatstone.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstone http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstone
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