Laboratorio Fisica N 03

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO - PUNO

LABORATORIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL III Trabajo encargado:

PUENTE DE WHEASTSTONE WHEASTSTONE

DOCENTE:  Prof. Alex Youn Aro Huanacuni PRESENTADO POR: 

POMALEQUE CANSAYA, Dennis Vidal

CÓDIGO: 114250 GRUPO: 306

Puno – Perú

INFORME N° 03-SEMESTRE-I-2016-EPIG/FIGIM-UNA-PUNO

DE: Dennis Vidal Pomaleque Cansaya Código: 114250 Grupo: 306

E.P.: Ingeniería Geológica PARA: Prof. Alex Youn Aro Huanacuni FECHA: Puno, 14 de junio del 2016

Me es grato de dirigirme a Ud. para hacerle llegar el informe de laboratorio de Física experimental III, práctica N° 03 “PUENTE DE

WHEASTSTONE”, que consta de lo siguiente: PRIMERO: La práctica de laboratorio N° 03 se realiza con normalidad en el horario establecido, en donde se detalla: los objetivos, materiales y recolección de datos.

SEGUNDO: 

Se

determina

experimentalmente

el

“PUENTE

DE

WHEASTSTONE”  determinar experimentalmente el valor de una resistencia desconocida.

TERCERO: se desarrolla el cuestionario, el análisis de datos y conclusiones.

Dennis Vidal Pomaleque Cansaya Cod: 114250

PRACTICA DE LABORATORIO EXPERIMENTAL N° 03 PUENTE DE WHEASTSTONE I. 

OBJETIVOS Analizar

el

funcionamiento

de

un

circuito

denominado

Puente

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 TEÓRICO

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.

Como R1 y R3 son resistencias variables y también puede serlo R2, 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). De esta forma se consigue que el punto C y el punto D estén al mismo potencial, ya que no existe paso de corriente por esa sección del circuito. Si esto sucede, la diferencia de potencial en R1 debe ser igual a la diferencia de potencial en R2, también la diferencia de potencial en R3 debe ser igual a la que se produce en R4.

 Aplicando la Ley de Ohm, 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, por ejemplo R4, si los valores de las otras resistencias son conocidos. Luego si R4 = Rx, entonces:

Se sabe que la resistencia de un conductor homogéneo en función de su resistividad está dada por la relación:

Reemplazando la ecuación (7) en (6) para R3 y R1 respectivamente, se obtiene:

Siendo las características físicas y geométricas de las resistencias R3 y R1 las mismas.

III.

INSTRUMENTOS Y MATERIALES 

Una Fuente de poder.



Un (01) Multímetro Digital Prasek Premium PR-85.

  Un Reóstato.





Cinco (05) Resistencias de carbón



Un Tablero para conexiones.



Un Interruptor.



Seis Puentes de conexión.



Cables rojo, azul y negro

IV.

PROCEDIMIENTO

1. Arme el circuito. Considere un valor adecuado para las resistencias R2 y use una de las resistencias Rx desconocida. 2. Cambie de posición del contacto deslizante C a lo largo del hilo (Reóstato), hasta que la lectura en el Galvanómetro sea cero. 3. Anote en la tabla Nº 1, los valores de longitudes de hilo L1 y L3, así como también el valor de R2 de la caja de resistencias que ha considerado. 4. Con la información que tiene, calcule el valor de la resistencia Rx del tablero.Compare este valor hallado usando el código de colores y/o haciendo uso del ohmímetro, que será su valor de referencia. 5. Considere otras resistencias para R2 y la resistencia desconocida y repita el procedimiento indicado en los pasos del 1 al 4. Complete de esta forma la tabla Nº 1. Trate de representar la resistencia medida con el equipo, 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.

Voltaje Longitud del Hilo (V) (cm)

4.5 4.5 7.3 4.4

V.

Resistencias (Ω)

L1

L3

R2

Rx (experimental)

Rx (Valor Referencial)

17.2 23 10.3 17.3

16.5 11.3 22.8 17

100 100 47 100

95.93 49.13 104.04 98.26

100 47 100 100

Err Relativo (%) 4.07 4.53 4.04 1.74

CUESTIONARIO

1. Justifique la expresión teórica (4), utilizando las leyes de Kirchhoff. Si tenemos la siguiente grafica entonces para Kirchhoff .

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 ………………….(2) 2. ¿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. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. 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, esto quiere decir que el potencial entre los puntos de contacto del galvanómetro son iguales, por lo tanto no hay caída de potencial y no circula corriente alguna por este elemento. 3. ¿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, el cual se debe medir (en longitud), esto es:  

  

De esta ecuación, se desprende que para que el valor de Rx logre su valor máximo, el valor de R1 y L2 debe ser lo más grande posible mientras que L1 debe ser pequeño. Y para que Rx logre su valor mínimo, el valor de R1 y L2 deben ser pequeños y a su vez L1 debe ser lo más grande posible. 4. El puente Wheatstone es usado también para determinar los valores

de capacitores. Explique y justifique que cambios en elementos del circuito habría que realizar en la figura N° 1, para que esto sea posible. Puente de Schering:

Este puente se utiliza para medir capacitancias, permitiendo además la medición de algunas propiedades de aislamiento. El circuito de un puente de Schering básico es el siguiente:

El capacitor C3 sirve como referencia para la medición de Cx. Si se utiliza un capacitor de mica de alta calidad se pueden realizar mediciones de capacitancias, pero si se utiliza un capacitor de aire se pueden realizar mediciones de las características de aislamiento de los capacitores.

Cuando el puente esta balanceado:

 Al igualar los términos semejantes:

Como se puede observar el puente Schering es una variante del puente Wheatstone, la fuente a usar es una de corriente alterna (AC), se usa un capacitor de referencia para hallar el capacitor desconocido.

VI.

CONCLUSIONES

 

El principio de este experimento consiste en reconocer un circuito en puente Wheatstone, 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, no hay caída de potencial. Por lo tanto se cumple el producto de las resistencias opuestas son iguales.



La resolución del cuadro arroja un valor para una resistencia desconocida para cada arreglo; para esto se usó el reóstato con distintos valores en cada una de ellas.

VII.

RECOMENDACIONES



Para medir de forma eficiente la corriente atreves del galvanómetro es mejor ponerlo en la escala más baja, ya que de esta forma nos aseguramos que el error en la medición sea cada vez menor.



Para obtener un medida en el reóstato más precisa es recomendable tomar varias mediciones del mismo experimento con los mismos valores iníciales, debido al escaso tiempo en laboratorio esta manera no es muy aprovechada.



La aguja del reóstato al ser sensible es preferible evitar cualquier forma de contacto con este elemento mientras se realiza la medición.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICA  

Sears – Zermansky – Young. Física Universitaria



Tipler. Física Tomo II.



Serway. Física Universitaria tomo II.