LABORATORIO Nº 3PUENTE DE WHEATSTONE I. OBJETIVOS: Analizar el principio de funcionamiento de un circuito denominado Puente de Wheatstone Utilizando el Puente Wheatstone determinar experimentalmente el valor de una resistencia desconocida. Aprender a evaluar resistencias de valor no conocido en base a otras tres cuyo valor si son conocidas, usando el puente Wheatstone. II. FUNDAMENTO TEORICO El puente de Wheatstone es un circuito diseñado para medir con precisión el valor de una resistencia eléctrica. Consiste de cuatro resistencias R1, R2, R3 y R4 conectadas como se muestra en la Figura Nº 1. Las resistencias R1 y R3 están conectadas en serie así como también lo están las resistencias R2 y R4; estas dos ramas se conectan entonces en paralelo. Un galvanómetro, que es un instrumento eléctrico usado para detectar pequeñas corrientes, se conecta a dos puntos, uno entre R1 y R3 (punto C) y otro entre R2 y R4 (punto D). En el circuito puente (Puente unifilar) usado en este experimento, dos de las resistencias R1 y R3, son segmentos de alambre homogéneo cilíndrico de sección perfectamente constante. El punto C puede cambiarse por medio de un cursor, que se desliza a lo largo del alambre. La corriente de una batería o una fuente de voltaje, llega al punto A. En este punto la corriente se bifurca; parte pasa a través de R1 y el resto por R2. Si I es la corriente que llega al punto A, I1 la corriente en R1 e I2 la corriente en R , entonces: Como la diferencia de potencial sobre las dos ramas conectadas en paralelo es la misma, y como A y B son puntos comunes para ambas ramas, debe haber exactamente la misma diferencia de potencial sobre la rama formada por R1 y R3 y la rama formada por R2 y R4. podemos escribir: Dividiendo las ecuaciones (2) y (3) y considerando la condición de equilibrio: Se obtiene: Se puede ahora determinar fácilmente el valor de una resistencia desconocida. ya que no existe paso de corriente por esa sección del circuito. Si esto sucede. entonces: Se sabe que la resistencia de un conductor homogéneo en función de su resistividad está dada por la relación: .Como R1 y R3 son resistencias variables y también puede serlo R2. si los valores de las otras resistencias son conocidos. por ejemplo R4. Luego si R4 = Rx. también la diferencia de potencial en R3 debe ser igual a la que se produce en R4. De esta forma se consigue que el punto C y el punto D estén al mismo potencial. es posible conseguir el equilibrio del puente arreglando estos valores de manera que la lectura en el galvanómetro sea cero (esto se consigue desplazando el cursor en el punto C). Aplicando la Ley de Ohm. la diferencia de potencial en R1 debe ser igual a la diferencia de potencial en R2. III. Cambie de posición del contacto deslizante C a lo largo del hilo (Reóstato). o la determinada usando el código de colores de la forma: R=R±∆R R: El valor más probable de la medida y ∆R es su error. Compare este valor hallado usando el código de colores y/o haciendo uso del ohmímetro. Resistencias IV.Reemplazando la ecuación (7) en (6) para R3 y R1 respectivamente. . hasta que la lectura en el Galvanómetro sea cero. que será su valor de referencia. Con la información que tiene. PROCEDIMIENTO Arme el circuito. Complete de esta forma la tabla Nº 1. Anote en la tabla Nº 1. calcule el valor de la resistencia Rx del tablero. los valores de longitudes de hilo L1 y L3. se obtiene: Siendo las características físicas y geométricas de las resistencias R3 y R1 las mismas. INSTRUMENTOS Y MATERIALES Fuente de poder 2 multímetros digitales Resistencia variable Un reóstato Cables de conexión Puente de Wheatstone. Trate de representar la resistencia medida con el equipo. así como también el valor de R2 de la caja de resistencias que ha considerado. Considere un valor adecuado para las resistencias R2 y use una de las resistencias Rx desconocida. Considere otras resistencias para R2 y la resistencia desconocida y repita el procedimiento indicado en los pasos del 1 al 4. 3/53. utilizando las leyes de Kirchhoff.3 55.47 21.34 10.43 1293.81 0.7 46.99 – 12.7) * 1500 = 1293.5 -1169. Nos ayudamos con la siguiente grafica .90 1273.05 Ω Rx = (46.81)/236) * 100 = 21.3 8 9 44.3) * 600 = 185.94 % =((0.47 % =((236– 185.05 976 -30.5 – 133.26 % Longitud del Hilo (cm) L1 L3 90 10 6 7 28.6 73. * 100 Error Relativo (%) Resistencias (Ω) R2 Rx (experimen tal) Rx (Valor Referencial) 133.29 995 -29.6) * 100 = 124.1169.99 236 -12447.2) * 500 = 1273.8 53.22)/0.22Ω Rx = (22.4/44.7 5 V.26 120 0 500 150 0 100 600 CUESTIONARIO 1.5) * 100 = .43 % =((995 – 1293)/995) * 100 = -29.34)/10.8/28.99) * 100 = -12447.94 124.29 Ω Rx = (55.34 Ω Rx = (71. Justifique la expresión teórica (4).2 71.7/73.DATOS EXPERIMENTALES Para determinar la resistividad experimental nos basamos en el siguiente enunciado Rx = (10/90) *1200 = 133.4 22.22 185.81 Ω para calcular el error relativo se aplica la siguiente formula ERROR RELATIVO = Volta je (V) Error Error Error Error Error ∣Valor Referencial−Valor Experimental ∣ Valor Referencial Relativo Relativo Relativo Relativo Relativo =((10.90% =((976– 1273)/976) * 100 = -30. Primero aplicas en el punto A Por la primera ley en el punto A: I = I1 + I2 pero por estar en esta serie: I3=I1 y I2=I4 Por la segunda ley la cantidad de potencia es cero hallamos el sentido horario en los circuitos: I1R1 + I2R2 = 0 I3R3 + I4R4 = 0 R1I1= R2I2 …………………(1) R3I3=R4I4 …………………. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una .¿Qué es un galvanómetro? ¿Qué condiciones física debe existir para que no pase corriente por un galvanómetro? Un galvanómetro es una herramienta que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. 2..(2) Dividiendo (1) en (2): I 1 R 1 I 2 R2 = I 3 R 3 I 4 R4 En conclusión nos queda R1 R2 = R 3 R4 Como es el mismo conductor la resistividad y el área transversal es lo mismo. Para que la corriente no fluya por un galvanómetro se debe cumplir que este contenido en un puente Wheatstone de tal forma que el potencial del galvanómetro es cero.. Puente de Schering: Este puente se utiliza para medir capacitancias. Explique y justifique que cambios en elementos del circuito habría que realizar en la figura N° 1. 4. el cual se debe medir (en longitud). pero si se utiliza un capacitor de aire se pueden realizar mediciones de las características de aislamiento de los capacitores.El puente Wheatstone es usado también para determinar los valores de capacitores.. permitiendo además la medición de algunas propiedades de aislamiento. esto quiere decir que el potencial entre los puntos de contacto del galvanómetro son iguales. se desprende que para que el valor de Rx logre su valor máximo. El circuito de un puente de Schering básico es el siguiente: El capacitor C3 sirve como referencia para la medición de Cx. por lo tanto no hay caída de potencial y no circula corriente alguna por este elemento. para que esto sea posible. Y para que Rx logre su valor mínimo. Si se utiliza un capacitor de mica de alta calidad se pueden realizar mediciones de capacitancias. el valor de R1 y L2 debe ser lo más grande posible mientras que L1 debe ser pequeño.¿Cuál sería la máxima resistencia que se podría medir con el circuito puente en la experiencia? ¿Cuál sería la mínima resistencia que se podría medir? -La máxima resistencia que puede medirse con el circuito tipo puente es dependiente de los valores de las resistencias obtenidas por la distanciasen el hilo de tungsteno. esto es: R x= R 1 ( L2 ) L1 De esta ecuación.deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. 3. el valor de R1 y L2 deben ser pequeños y a su vez L1 debe ser lo más grande posible. . (dispositivos que varían el valor de su resistencia de acuerdo a la variación de las variables antes mencionadas). la fuente es de corriente alterna.. CONCLUSIONES El principio de este experimento consiste en reconocer un circuito en puente Wheatstone. Física Tomo II. cuando se tiene un arreglo de esta manera la corriente que circula por el elemento central del arreglo es cero esto quiere decir que los puntos entre sus terminales poseen la misma tensión.Cuando el puente esta balanceado: Al igualar los términos semejantes: Como se puede observar el puente Schering es una variante del puente Wheatstone. Física Universitaria tomo II. BIBLIOGRAFIA Tipler. El puente de Wheatstone es. lo que puede suceder es que tengas problemas con el galvanómetro. . o sea. de corriente continua. evidentemente. presión. que es un instrumento de continua. la fuente a usar es una de corriente alterna (AC). Serway. También se utiliza en los sistemas de distribución de energía eléctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en las líneas de distribución. se usa un capacitor de referencia para hallar el capacitor desconocido. 5. Si reemplazas el galvanómetro por un detector de continua estás en el caso del Puente Universal de Impedancias. no hay caída de potencial. VII. funciona perfectamente bien 6.exprese y explique deferentes aplicaciones de los puentes en la ciencia y la industria Una aplicación muy interesante del puente Wheatstone en la industria es como sensor de temperatura. Si lo alimentas con corriente alterna. VI.. Por lo tanto se cumple el producto de las resistencias opuestas son iguales. etc.consultar que ocurre si en vez de alimentar el puente con corriente continúa.