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PUENTE UNIFILAR DE WHEATSTONE FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA9

PUENTE UNIFILAR DE WHEATSTONE1. OBJETIVO: Estudiar el dispositivo llamado puente de Wheatstone que sirve para medir capacidades , inductancias y resistencias elctricas , y utilizarlo para determinar el valor de algunas resistencias

2. FUNDAMENTO TERICO:Elpuente de Wheatstonees un instrumento de gran precisin que puede operar en corriente continua o alterna y permite la medida tanto de resistencias hmicas como de sus equivalentes en circuitos de comente alterna en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias).El puente de Wheatstone es un circuito inicialmente descrito en1833por Samuel Hunter Christie(1784-1865), Pero fue el Sr.Charles Wheatstone quien le dio muchos usos cuando lo descubri en1843. Como resultado este circuito lleva su nombre.

Figura N1: Esquema del circuito tipo puente de Wheatstone.

Funcionamiento: Estando colocada la resistencia Rx en el lugar del circuito, se elige convenientemente la relacin R / R, lo mismo que el valor de Rv de manera que por el galvanmetro no circule corriente.

Figura N2: Esquema resumido del circuito tipo puente de Wheatstone que se formar la experiencia.

En estas condiciones se dice que el puente esta balanceado o equilibrado.Teniendo en cuenta que al no circular corriente por el galvanmetro los puntos A y B del circuito estn al mismo potencial entonces:VNB = VNA y VAM = VBMDe donde: Rx * I1 = R * I2 y Rv * I1 = R * I2Y por consiguiente: Rx = (R/R)* RvEn el laboratorio se emplea un tipo de puente denominado puente unifilar en el que el tramo MBN es un alambre de seccin constante dispuesto sobre una regla graduada y en el que las resistencias R y R son proporcionales a los segmentos a y b, luego:R = b * R = a * Donde es la resistencia por unidad de longitud de alambre. Finalmente se obtiene: Rx = (b/a)*Rv

Figura N3: Esquema detallado del circuito tipo puente unifilar de Weatstone que se formar con los equipos de trabajo, con sus elementos: una resistencia variable (Rv), un par de resistencias R y R (que dependern de las los valores de a y b respectivamente), un galvanmetro (G), una fuente de poder (V0) y una resistencia variable (Rx).

3. EQUIPO DE TRABAJO:Fuente de corriente continuaEs el dispositivo que convierte lacorriente alterna(CA) en una o variascorrientes continuas(CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrnicoal que se conecta (computadora,televisor,impresora, etc.).

Puente UnifilarEs un dispositivo que sirve para medir capacidades, inductancias y resistencias elctricas a partir de resistencias conocidas.

Un galvanmetroEs una herramienta que se usa para detectar y medir lacorriente elctrica. Se trata de un transductor analgico electromecnicoque produce una deformacin de rotacin en una aguja o puntero en respuesta a la corriente elctrica que fluye a travs de subobina.

Caja de resistencias conocidasEn ella estn integrados seis resistencias constantes (dos de 10, dos de 22, una de 47 y una de 100). En los extremos de cada hay entradas para cables de conexin.

Caja de resistencias desconocidas

En ella estn integrados seis resistencias constantes de magnitud desconocida, en los extremos de cada una hay entradas que estn enumeradas de 1 al 7.

4. PROCEDIMIENTO:1.-Equilibrie el puente observando que entre los puntos A y B no solo exista la resistencia propia de Rx sino tambin las resistencia de los conductores y contactos que solo pueden despreciarse en el caso de que la resistencia que se desea medir sea comparativamente grande; del mismo modo debido a la resistencia que presentan los puntos de contacto del alambre es aconsejable que el punto de contacto B este cercano al punto central del alambre, para esto es necesario colocar el contacto B en el punto medio del alambre luego elegir un valor adecuado para Rv tal que la aguja del galvanmetro experimente la menor desviacin posible de uno a otro lado de la posicin de equilibrio, que ser recobrada posteriormente con pequeos movimiento de contacto B. Presionar el botn para mejorar la sensibilidad del galvanmetro.2.- Tome nota de las longitudes a y b lo mismo que Rv .Los dos ltimos pasos deben repetirse para calcular el valor de Rx que desee medirse.

5. CUADRO DE DATOS:

RRv a (cm)b (cm)Rx ()Rx pro. ()

RESISTENCIA EN SERIE

R121059.744.457.447.75.04

2276.227.948.06

R231055.2448.898.857.88

2279.2424.896.91

R342249.5354.6124.2520.87

3267.3136.8317.5

R452254.6154.612422.5

2050.853.3421

R564455.8848.263838.04

4254.6149.5338.09

R6710053.3450.895.2393.43

10154.6149.5591.64

R1719152.0752.07191174.15

20158.4245.72157.3

RESISTENCIA EN PARALELO

Rxy3252.0752.07329.44

4263.540.6426.88

Rxy3252.0752.073233.21

4458.4245.7234.43

6. CLCULOS Y RESULTADOS:Hallando los valores de la resistencia

a) Resistencia en serie PROMEDIO R12 =(44.45/59.7)*10 =7.44 7.75 R12 =(27.94/76.2)*22= 8.06

R23 =(48.89/55.24)*10= 8.85 7.88 R23 =(24.89/79.24)*22= 6.91

R34 =(54.61/49.53)*22= 24.25 20.875 R34 =(36.83/67.31)*32= 17.50

R45 =(54.61/54.61)*24= 24 22.5 R45 =(53.34/50.8)*20= 21

R56 =(48.26/55.88)*44= 38 38.04 R56 =(49.53/54.61)*42= 38.09

R67 =(50.8/53.34)*100= 95.23 93.43 R67 =(49.55/54.61)*101= 91.64

R17 =(52.07/52.07)*191= 191 174.15 R17 =(45.72/58.42)*201= 157.3

Clculo del porcentaje de error: R17 equiv = R12 + R23 + R34 + R45 + R56 + R67 R17 equiv = 7.75 + 7.88 +20.875 + 22.5 + 38.04 + 93.43 + 174.15 R17 equiv = 190.48 Segn el resultado tomando la resistencia R17 sale como resultado 174.15 a partir de este resultado calculamos el porcentaje de error

b) Resistencia en paralelo

Del grafico (A)

Requiv 1= R12 + R23 + R34 = 36.505 Requiv 2= R45 + R56 + R67 = 153.97 Requiv = (Requiv 1 *Requiv 2)/ (Requiv 1 +Requiv 2)Requiv =29.51 Requiv calcuado =29.44

Del grafico (B)

Requiv 1= R12 + R23 = 15.63 R34 = 20.87 Requiv 2 = (Requiv 1 *R34)/(Requiv 1 +R34)Requiv 2 = 8.93Requiv = Requiv 2 +R45=31.43 Requiv calculado =33.21

7. OBSERVACIONES:

Al momento de colocar el cursor sobre el alambre se presenta cierta dificultad para encontrar el punto exacto donde la intensidad de corriente indicada en el galvanmetro es igual a cero, por ello tratamos de ubicar el punto medio del intervalo donde se manifiesta dicho fenmeno.

Se trabaj con una f.e.m de 3 V.

Se debe presionar el botn que tiene el galvanmetro para mejorar la sensibilidad en la medida de la corriente elctrica.

8. CONCLUSIONES:

Cuando el cursor est cercano a un extremo de la regla puede hacer que la lectura del galvanmetro vare un poco, debido a la resistencia entre los puntos de contacto.

La dificultad de encontrar el punto exacto donde la intensidad de corriente es cero se debe a que esta lectura se cumple en un intervalo que tiene 3 cm de longitud aproximada.

Se puede utilizar este circuito unifilar de Wheatstone para hallar el valor de una resistencia desconocida a partir de una serie de resistencias conocidas.

Al calcular el valor promedio de cada resistencia y luego calcular el valor cuando se asocia dichas resistencias en serie se obtienen valores muy cercanos, comprobndose que esta resistencia equivalente es igual a la suma de las resistencias individuales. De igual manera ocurre cuando asociamos las resistencias en paralelo.

9. RECOMENDACIONES:

Al iniciar cada medicin, el cursor se debe encontrar en el centro de la regla. Se debe permutar las conexiones para que el valor de la resistencia hallada sea ms exacto.

10. BIBLIOGRAFA: Serway.Fsica. Editorial McGraw-Hill (1992)

Tipler P. A.Fsica. Editorial Revert (1994).

Alonso M. y Finn E. J.Fsica. Editorial Addison-Wesley Interamericana (1995). Burbano S., Burbano E., Gracia C.Fsica General. Editorial Tebar (2004)

Sears, Zemansky, Young.Fsica Universitaria. Editorial Fondo Educativo Interamericano (2009).