TABLA DE CONTENIDO
I. OBJETIVO pg.1
II. INTRODUCCIONpg.1
III. PRINCIPIO TEORICOpg.1
IV. PARTE EXPERIMENTALpg.34.1 ESQUEMA4.2 MATERIALES Y/O
EQUIPOS
V. PROCEDIMIENTOpg.6
VI. TABLA DE RESULTADOSpg.6
VII. EJEMPLO DE CALCULOpg.7VIII. CONCLUSIONESpg.7IX.
RECOMENDACIONESpg.8X. ANEXOSpg.8
XI. BIBLIOGRAFIApg.10
FUNDAMENTOS DE FISICA APLICADALABORATORIO N 12PUENTE DE
WHEATSTONEI. OBJETIVOS Estudiar y Analizar el principio de
funcionamiento de un circuito denominado puente de Wheatstone
equilibrado alimentado con una fuente de corriente directa (DC).
Determinar experimentalmente el valor de una resistencia
desconocida, utilizando el puente de Wheatstone tambin conocido
como de puente de hilo. Aplicar los conocimientos sobre las
resistencias y el comportamiento de las corrientes en el circuito
del puente de Wheatstone.
II. INTRODUCCIONEl puente de Wheatstone deriva de su nombre del
fsico ingls Sir Charles Wheatstone (1802-1875), quien trabajo con
Michael Faraday y adems fue profesor de Kings College en Londres.En
un circuito de puente de Wheatstone, la disposicin de las
resistencias que lo caracterizan, permiten de manera sencilla medir
con gran precisin la magnitud de resistencias desconocidas, cundo
el puente es llevado a la condicin de equilibrio, el registro se
determina con un ampermetro de alta sensibilidad, l cual acta como
dispositivo indicador. III. PRINCIPO TEORICOEl puente de Wheatstone
es un circuito diseado para medir con precisin el valor de una
resistencia elctrica. Consiste de cuatro resistencias R1, R2, R3 y
R4 conectadas como se muestra en la Figura N 1. Las resistencias R1
y R3 estn conectadas en serie as como tambin lo estn las
resistencias R2 y R4; estas dos ramas se conectan entonces en
paralelo. Un galvanmetro, que es un instrumento elctrico usado para
detectar pequeas 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 homogneo cilndrico
de seccin perfectamente constante. El punto C puede cambiarse por
medio de un cursor, que se desliza a lo largo del alambre. La
corriente de una batera o una fuente de voltaje, llega al punto A.
En este punto la corriente se bifurca; parte pasa a travs 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 tambin puede serlo R2,
es posible conseguir el equilibrio del puente arreglando estos
valores de manera que la lectura en el galvanmetro 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 estn al mismo potencial, ya
que no existe paso de corriente por esa seccin del circuito. Si
esto sucede, la diferencia de potencial en R1 debe ser igual a la
diferencia de potencial en R2, tambin 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 condicin
de equilibrio:
Se obtiene:
Se puede ahora determinar fcilmente el valor de una resistencia
desconocida, por ejemplo R3, si los valores de las otras
resistencias son conocidos.Luego si R3 = Rx, entonces:(6)
Se sabe que la resistencia de un conductor homogneo en funcin de
su resistividad esta dado por la relacin:
Reemplazando la ecuacin (7) en (6) para R3 y R1 respectivamente,
se obtiene: (8)
Siendo las caractersticas fsicas y geomtricas de las
resistencias R4 y R2 las mismas.Con la cual se puede determinar
fcilmente el valor de la resistencia desconocida.
IV. PARTE EXPERIMENTAL
4.1 ESQUEMA
GRAFICA SIMPLIFICADA
4.2 MATERIALES Y/O EQUIPOS Un (01) Puente unifilar de Wheatstone
Una (01) Fuente de poder
Un (01) galvanmetro Resistencias de carbn
Un (01) Tablero para conexiones
Un (01) Interruptor
Ocho (08) Puentes de conexin
Cables rojo, azul y negro
Un (01) Multmetro Digital
V. PROCEDIMIENTO1) Arme el circuito. Considere un valor adecuado
para las resistencias R1 y use una de las resistencias Rx
desconocida.2) Cambie de posicin del contacto deslizante C a lo
largo del hilo (Restato), hasta que la lectura en el Galvanmetro
sea cero.3) Anote en la tabla N 1, los valores de longitudes de
hilo L2 y L4, as como tambin el valor de R1 de la caja de
resistencias que ha considerado.4) Con la informacin que tiene,
calcule el valor de la resistencia Rx del tablero. Compare este
valor hallado usando el cdigo de colores y/o haciendo uso del
ohmmetro, que ser 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 N 1. Trate de representar la resistencia medida con
el equipo, o la determinada usando el cdigo de colores de la
forma:
VI. TABLA DE RESULTADOS
TABLA N 1CAJA DE RESISTENCIAR1 (Ohm)LONGITUD DEL HILORESISTENCIA
MEDIDA(Ohm)PORCENTAJE DE ERROR
L2 (cm)L4 (cm)CON EL EQUIPOCODIGO DE COLORES
MARRON NEGROMARRON100
MARRON NEGROMARRON100
MARRON NEGROMARRON100
MARRON NEGROMARRON100
VII. EJEMPLO DE CALCULOHALLANDO LOS VALORES DE LA RESISTENCIA:
Rx ( Valor Experimental)
Rx =
Rx =
HALLANDO LOS VALORES DEL ERROR RELATIVO (%):
X 100 %
Error Relativo =
Error Relativo =
VIII. CONCLUSIONES
Las formulas de Wheatstone confirmaban los datos, nos daban el
valor aproximado de la resistencia desconocida. El manejo de la
resistencia variable es muy sencillo, peor a la vez es muy
delicado, ya que si no se tiene cuidado se puede romper la
resistencia, cortando el alambre conductor. El valor del voltaje no
importa mucho para lo clculos, claro que no debe ser mucho para no
quemar las resistencias.
IX. RECOMENDACIONES
Verificar si la fuente de poder est bien regulada y no tiene
fallas. Revisar si los conductores que se tiene no tienen
imperfecciones y /o estn malogradas. El tablero de conexiones debe
estar en perfecto estado y en buen funcionamiento. Alejarse de todo
tipo de lquido ya que se est trabajando con electricidad.
Recomendamos que para el prximo experimento los materiales como en
el caso de las resistencias, haya suficientes y variados de
diferentes valores para hacer el experimento de diferentes maneras.
Tambin esperamos que se profundice ms en los aspectos tericos y
luego hacer la parte experimental.
X. ANEXOS
Puente de Wheatstone
El puente de Wheatstone es el circuito diseado que permite de
manera sencilla medir con gran precisin la magnitud de resistencias
desconocidas, cundo el puente es llevado a la condicin de
equilibrio.
Ley de corrientesLa corriente que pasa por un nodo es igual a la
corriente que sale del mismo. La idea es "equilibrar" el puente
buscando un valor de la resistencia variable R2 con el cual la
diferencia de potencial entre los nodos A y B sea cero
Galvanmetro
XI. BIBLIOGRAFIA
http://www.ifent.org/lecciones/electrodinamica/eldinami315.asp
http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstone Fsica para
Ciencias e Ingeniera (Vol. 01) - Giancoli Fsica Universitaria -
Sears Zemansky Fsica Conceptos y Aplicaciones - Paul E. Tippens
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