SECCION 8: MEDICION DE RESISTENCIAS: EL PUENTE DE WHEATSTONE.

OBJETIVO:Analizar en forma experimental el principio de funcionamiento del puente de wheatstone en régimen de corriente continua.Conocer el procedimiento de medición con el instrumento puente de wheatstone para cualquier valor de resistencia.

DIAGRAMA DE CONECCIONES

Procedimiento de ejecución:

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE PUENTE DE WHEATSTONE.

a) Se comprobara el funcionamiento del puente de wheatstone, armando el siguiente circuito para medir distintas resistencias, de manera de apreciar el uso y funcionamiento del instrumento.

b) La fuente de tensión se calibra a 10 V , R1 será de 15Ω y R2 será de 30Ω valores constantes para todas las mediciones, el valor R3 se ira variando asta equilibrar el puente, es decir el galvanómetro marcara cero exactamente.

c) Se medirá 8 resistencia de valores aleatorios Rx. Completándose la siguiente tabla.

Rx = R3R2R1

NºValor indicado por el puente de Wheatstone

casero

Valor indicado por el puente de Wheatstone

1 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 10,9 Ω 21,8 Ω 21,8 Ω2 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 10,5 Ω 21 Ω 20,7 Ω3 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 5,1 Ω 10,2 Ω 10,05 Ω4 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 5,2 Ω 10,4 Ω 10,08 Ω5 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 0,8 Ω 0,4 Ω 0,188 Ω6 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 8,4 Ω 4,2 Ω 4,037 Ω7 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 1 Ω 0,5 Ω 0,411 Ω8 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 2,5 Ω 1,25 Ω 1,12 Ω

UTILIZACION DEL INSTRUMENTO DE PUENTE DE WHEATSNE

d) Preparación del instrumento1. Conforme el galvanómetro indique cero abriendo los terminales de Rx y

empujando el botón BA sin empujar el GA. Si el galvanómetro no indica cero ajuste del punto cero el ajustador de cero. Deje de presionar el botón BA.

2. confirmar que el instrumento selector de fuente de alimentación este situado en INT BA , lo que nos indica que se esta utilizando la batería interna del instrumento.

e) Medida de la resistencia 1. Aplique la resistencia desconocida a los terminales de Rx.2. regule el dial multiplicador de escala al rango apropiado de acuerdo ala tabla.3. Presione el botón del interruptor BA. Luego presione el botón del interruptor GA

por un momento para verificar a cual dirección + o – se reflecta el galvanómetro. Cuando el indicador se desvía al lado +, incremente la escala de medida del dial, y cuando el indicador se desvía al lado – disminuya la escala de media del dial. Ajuste los diales de medida hasta que el galvanómetro indique cero. Entonces el valor de la resistencia desconocida es medido por la siguiente ecuación.

f) Medir con el instrumento del puente de wheatstone las mismas resistencias que se midieron con el puente wheatstone casero y completar la tabla 1.

CUESTIONARIO

1. Hacer una tabla de valores dando los errores absolutos y relativos porcentuales con respecto a cada medición. En forma tabulada dar la divergencia o diferencia de valores teórico y experimentales, indicando el valor absoluto ( valor teórico – valor experimental) y relativo porcentual. ( ( valor teórico – valor experimental)/ valor teórico).

NºValor indicado por el puente de Wheatstone

casero

Valor indicado

por el puente de

Wheatstone

Error absoluto Error relativo

%

1 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 10,9 Ω 21,8 Ω 21,8 Ω 0,00 Ω 0,00%2 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 10,5 Ω 21 Ω 20,7 Ω 0,30 Ω 1,43%3 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 5,1 Ω 10,2 Ω 10,05 Ω 0,15 Ω 1,47%4 R1= 15 Ω R2= 30 Ω R3= 5,2 Ω 10,4 Ω 10,08 Ω 0,32 Ω 3,08%5 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 0,8 Ω 0,4 Ω 0,188 Ω 0,21 Ω 53,00%6 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 8,4 Ω 4,2 Ω 4,037 Ω 0,16 Ω 3,88%7 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 1 Ω 0,5 Ω 0,411 Ω 0,09 Ω 17,80%8 R1= 30 Ω R2= 15 Ω R3= 2,5 Ω 1,25 Ω 1,12 Ω 0,13 Ω 10,40%

2. Explique el principio de funcionamiento del puente de wheatstone.

Los procedimientos de medición denominados métodos de cero, o también, puentes de medida, son los de máxima precisión y, por lo tanto, los más empleados en laboratorios de medida y cuando se requiere una elevada exactitud.En estos procedimientos, se determina el valor de la magnitud buscada mediante la comparación de la misma con los valores de patrones regulables de resistencias, reactancias, etc. La comparación resultara valida cuando el aparato indicador (generalmente un galvanómetro) indique cero (corriente nula) en una determinada rama del circuito de medida.Los valores obtenidos con estos procedimientos no están afectados por los errores ni por la calibración del aparato indicador. La exactitud depende exclusivamente de la sensibilidad del galvanómetro o de cualquier otro aparato indicador que se utilice. La exactitud de la medida también es independiente del valor de la tensión utilizada para la medida.

3. Explique el procedimiento correcto para la medición de una resistencia, con el instrumento de puente de wheatstone. Dibuje el esquema de conexión.

El procedimiento más empleado para la medición de resistencias es el del puente de Wheatstone, el cual consta de cuatro resistencias: Rx (la resistencia que se quiere medir), R2, R3 y R4, conectadas como se muestra en la figura 1. Entre los puntos c y d se conecta una fuente de poder, y los puntos a y b se unen mediante un galvanómetro G y un pulsador T, estos dos elementos constituyen el “puente”. Si las resistencias son cualesquiera, por el “puente” (una vez cerrado T) pasará una corriente y ésta será detectada por el galvanómetro. Pero, no fluirá ninguna corriente a través del puente, cuando la diferencia de potencial entre a y b sea cero, en este caso el circuito se reduce al mostrado en la figura 2, y por las leyes de mallas se tiene:

(1) y (2)

Fig. 1 Fig. 2

Combinando las ecuaciones (1) y (2) se consigue la relación:

(3)

En este caso, el valor de Rx, estará dado por:

(4)

4. Explique el procedimiento correcto para la medición de una resistencia, con el

instrumento ohmimetro. Dibuje el esquema de conexión.

La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas. Se debe ajustar a cero para evitar mediciones erráticas gracias a la falta de carga de la batería. En este caso, se debería de cambiar la misma. Al terminar de usarlo, es más seguro quitar la batería que dejarla, pues al dejar encendido el instrumento, la batería se puede descargar totalmente.

La forma más práctica de medir resistencias es usar un óhmetro, instrumento diseñado para este fin. Hoy día, con los progresos de la tecnología, estos instrumentos, en la mayoría de las aplicaciones practicas, tienen suficiente exactitud y mucha precisión, no obstante, para

medidas de resistencias muy pequeñas puede que no sean muy exactos (aproximadamente 2% de error).

Fig. 1

Básicamente un óhmetro consta de una batería en serie con un amperímetro (Fig. 1). La resistencia a medir, se desconecta del circuito y se conecta uniendo sus terminales con los terminales del. Si representando con “r” la suma de la resistencia interna de la batería más la del amperímetro, la batería dividida entre la corriente que pasa por el amperímetro, menos r.

Como puede verse, la exactitud de las medidas, está limitada por la resistencia interna de la batería y la precisión del amperímetro.

5. ¿Qué otros tipos de puentes de medición existen?

PUENTE DE KELVIN

PUENTE DOBLE DE KELVIN

PUENTE DE MAXWELL

6. ¿Por qué es necesario utilizar una fuente externa cuando los valores a medir son superiores a 10KΩ?

Para el cuidado de los instrumentos y para poder realizar la prueba con el método de puente de wheatstone ya que las resistencias son relativamente pequeñas.

7. ¿Qué instrumentos nos permiten conocer el valor de las resistencias?

Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala. Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multimetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala bastante amplia.

Utilidad del Ohmimetro Su principal consiste en conocer el valor Ohmico de una resistencia desconocida y de esta forma, medir la continuidad de un conductor y por supuesto detectar averías en circuitos desconocidos dentro los equipos

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Se observo de que para tener mayor precisión al momento de medir resistencias el método mas apropiador es el de puente de wheatstone ya que nos da un valor de resistencia casi exacta.Se observo que cuanto mas grande es la resistencia la exactitud en el puente de wheatstone casero es más exacto.En esta época los ohmimetros ya con la tecnología mejor que antes, tiene una mayor exactitud.El puente de wheatstone tiene una mayor exactitud en cuanto a las resistencia muy pequeña.

BIBLIOGRAFIA

www.wikipedia.comwww.elprisma.com