UNIV UNIVER ERSI SIDA DAD D NACI NACION ONAL AL DEL DEL CALL CALLAO AO – ESCU ESCUEL ELA A DE INGE INGENI NIER ERÍA ÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA – FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
INFORME DE LABORATORIO “PUENTE DE WHEATSTONE”
I.
OBJETIVOS. 1. Estudiar Estudiar el dispos dispositivo itivo denomi denominado nado Puente Puente Wheatsto Wheatstone ne para medir medir el valor valor de resistencias eléctricas.
II .
EXPERIMENTO: A. MO MODE DELO LO FISI FISICO CO..El circuito del dispositivo llamado Puente de Wheatstone consta esencialmente esencialmente FIG 1 de los siguientes elementos: elementos: Una resistencia variable R1 -
Un par de resistencias R2, R3 cuya relación entre ellas se establece a voluntad.
-
Un galvanómetro (en nuestro caso un amperímetro)
-
Una resistencia Rx, cuyo valor se desea determinar.
Figura 1 Estando colocada la resistencia Rx en el lugar del circuito indicado en la figura 1, se eligen convenientemente la relación R1/R2, lo mismo que el valor de R1 de manera que por el galvanómetro no circule corriente, es decir Ig=0, es decir, en estas condiciones se dice que el puente esta “equilibrado” o “balanceado”
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Teniendo en cuenta que al no circular corriente por el galvanómetro los puntos A y B del circuito está al mismo potencial, entonces: (1) De donde por la ley de Ohm y
R2I1=R3Ix
(2)
Y por consiguiente (3) En el laboratorio también se utiliza un tipo de puente denominado “Puente Unifiliar” FIG 2; en el que en el tramo L es un alambre de sección constante A y de resistividad ρ dispuesto sobre una regla graduada y en que las resistencias R1 y Rx son proporcionales a los segmentos L1 y L2 considerando que el cursor hace contacto en el filamento dando una lectura en el galvanómetro Ig=0, luego: (4)
(5) Donde reemplazamos las ecuaciones (4) y (5) en (3) obtenemos:. (6)
(7) Nos da la resistencia Rx a partir de los segmentos L1 y L2, del valor de R1 El método que acabamos de describir es únicamente un ejemplo de una familia completa de dispositivos que utilizan el mismo principio de nulo balance. Se conocen como puentes y varían ampliamente. Reemplazando algunas de las resistencias por condensadores, inductancias, se pueden construir puentes para la medición de capacitancias e inductancias respectivamente. Muchos de ellos utilizan corriente alterna en vez de continua. Todos estos métodos tienen la ventaja de que no se requieren medidores calibrados para la medición de la cantidad desconocida. La precisión de la medida de Rx depende principalmente de la precisión R1, R2 y R3 y también de sus valores, así como de la sensibilidad del galvanómetro.
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B. DISEÑO.Ver figura 1.
C. EQUIPOS Y MATERIALES.-
Una resistencia variable
-
Un amperímetro (6A)
-
Una fuente de corriente continua
-
Seis resistencias desconocidas
-
Seis resistencias conocidas
-
10 cables de conexión
-
Un multimetro
D. VARIABLES INDEPENDIENTES.La resistencia R2 y R3, al ser conocidas, representan una variable de la cual dependerán las demás resistencias
E. VARIABLES DEPENDIENTES.La resistencia Rx, la cual queremos hallar en el experimento.
F. RANGO DE TRABAJO.Voltaje de entrada: 5,89 (V)
G. PROCEDIMIENTO.PARTE 1: Preparación del experimento Disponga el equipo se muestra en la figura 1
PARTE 2: Prueba del equipo e instrumentos (calibración) Equilibre el puente, es decir con la resistencia variable busque tal que haga Ig=0
PARTE 3: Ejecución
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1. Tome nota de las resistencias para cada valor de Rx que desee medirse. 2. Construya tablas de acuerdo a la representada en la figura 1.
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a) MEDICIONES DIRECTAS:
TABLA Nº1
R1
R2
R3
Rx
R (medida directa)
1
4Ω
33 Ω
4.7kΩ
32 Ω
39.5 Ω
2
3Ω
33 Ω
4.7kΩ
32.4 Ω
39.5 Ω
3
2.8 Ω
33 Ω
4.7kΩ
32.55 Ω
39.5 Ω
4
2.7 Ω
33 Ω
4.7kΩ
32.5 Ω
39.5 Ω
5
2Ω
33 Ω
4.7k Ω
32.8 Ω
39.5 Ω
H. CUESTIONARIO 1.
Determine el valor de cada una de las resistencias que se presentan según la figura 1
Véase TABLA 1.
2. Determine la resistencia total para la figura 1 suponiendo que Ig es diferente de cero
R1
R2
R3
Rx
R (medida directa)
1
4Ω
33 Ω
4.7kΩ
38.7 Ω
39.5 Ω
2
3Ω
33 Ω
4.7kΩ
39.4 Ω
39.5 Ω
3
2.8 Ω
33 Ω
4.7kΩ
40.55 Ω
39.5 Ω
4
2.7 Ω
33 Ω
4.7kΩ
40.95 Ω
39.5 Ω
5
2Ω
33 Ω
4.7k Ω
41.01 Ω
39.5 Ω
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3. En la figura 1, suponiendo que Ig es diferente de cero, hallar las corrientes por cada una de las resistencias utilizando la aplicación de las leyes de Kirchhoff
Sea el voltaje de entrada 5, 89 voltios
R1
R2
R3
Rx
R (medida directa)
1
4Ω
33 Ω
4.7kΩ
38.7 Ω
39.5 Ω
I
0.22 A
0.007 A
0.005 A
0.18 A
0.18 A
2
3Ω
33 Ω
4.7kΩ
39.4 Ω
39.5 Ω
I
0.26 A
0.008 A
0.005 A
0.187 A
0.18 A
3
2.8 Ω
33 Ω
4.7kΩ
40.55 Ω
39.5 Ω
I
0.30 A
0.012 A
0.007 A
0.186 A
0.18 A
4
2.7 Ω
33 Ω
4.7kΩ
40.95 Ω
39.5 Ω
I
0.41 A
0.19 A
0.008 A
0.185 A
0.18 A
5
2Ω
33 Ω
4.7k Ω
41.01 Ω
39.5 Ω
I
0.38
0.026 A
0.012 A
0.17 A
0.18 A
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4. Calcular el error de la resistencia hallada, compare con la resistencia medida directamente
Tenemos el siguiente cuadro
Rx
R (medida
Porcentaje
directa)
Error 38.7 Ω
39.5 Ω
0.625%
39.4 Ω
39.5 Ω
1.85%
40.55 Ω
39.5 Ω
2.3%
40.95 Ω
39.5 Ω
2.15%
41.01 Ω
39.5 Ω
3.04%
5. Enumere las aplicaciones del puente Wheatstone El puente de Wheatstone tiene dos aplicaciones fundamentales:
A) Medida de resistencias de alta precisión Tres de las resistencias R1, R2 y R3 son patrones de alta estabilidad y baja tolerancia y una de ellas variable. La cuarta es la resistencia incógnita, a determinar su valor Rx. Observar que entre el punto A y B hemos conectado un galvanómetro, que es un instrumento de medida de alta sensibilidad, el cuál nos indicará si hay paso de corriente a través de él. Ajustando los patrones R1, R2 y R3 hasta que nuestro galvanómetro indique que no hay paso de corriente, en cuyo momento, claro está, el potencial en el punto A es igual al potencial en el punto B. VAB = 0 y se cumplirá lo ya demostrado antes, que
R1 / R2 = R3 / R4
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Nuestra resistencia incógnita que en vez de R4 la hemos llamado Rx valdrá:
Rx =R3 x R2 / R1 R2 / R1 toma los valores… 1000, 100, 10, 1, 0,1, 0,01,0,001 .... Es el multiplicador
Rx = R3 Variable. Es el ajustador. B) Puente de error Si en el último puente dibujado sustituimos R3 por una resistencia dependiente de un parámetro exterior (por ejemplo una LDR, resistencia de pendiente de la luz), se puede utilizar el puente para medir las variaciones de ese parámetro, a través del desequilibrio del puente.
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CONCLUSIÓN:
III.
En definitiva, 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.
IV.
BIBLIOGRAFIA: -
“FISICA III” – Asmat, Humberto - 5ta Edic Pág 249 – 264
-
“CIRCUITOS ELECTRICOS I” – Morales y Lopez – 6ta EDic Pág. 117 - 132
-
“CIRCUITOS ELECTRICOS” – Edminister, Joseph – Pág 139 – 154
-
“FISICA” vol 2 – Serway – 4ta Edic – Pág. 221 - 234
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