Informe puente de wheatstone

Puente de Wheatstone

Ávila-Almanza LJ, Espitia-Castiblanco MP, Malagón-Herrera MX, Rojas- Martínez NA.

Grupo 16- Subgrupo 2

Resumen

En este laboratorio se utilizó el puente de Wheatstone (circuito conformado por cuatro resistencias, una fuente constante de voltaje, y un galvanómetro) para encontrar el valor de una resistencia desconocida, al emplear la relación que existe entre estas resistencias debido a las leyes de Kirchhoff y la ley de Ohm, y se comparó este valor con el valor real de la resistencia, y de esta manera encontrar el error porcentual de esta medida.

Abstract

In this laboratory, the Wheatstone bridge was used (circuit consisting of four resistors, a constant source of voltage, and a galvanometer) to find the value of an unknown resistance, using the relation that exists between these resistances due to the laws of Kirchhoff and Ohm's law, and this value was compared with the actual value of the resistance, and thus find the percentage error of this measure.

1. Objetivos

1. Investigar los principios de operación del puente de Wheatstone.
2. Determinar el valor de resistencias desconocidas.

1. Teoría

El puente de Wheatstone es un dispositivo conformado por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado que se usa para determinar la resistencia eléctrica en un conductor por medio de comparación, buscando el equilibrio de los brazos de puente y utilizando una fórmula matemática simple. Aunque fue inventado por Christile en 1833, es conocido como el puente de Wheatstone en honor a Sir Char.

Es necesario un galvanómetro para indicar el punto exacto en el que la corriente deja de fluir y el puente está equilibrado. Por lo tanto, este se traduce en una demostración visual de una aplicación de la Ley de Ohm. Para entender más fácilmente el funcionamiento del puente de Wheatstone se puede imaginar, por ejemplo, la forma como funciona una balanza de platos. Cuando se quiere determinar el peso de un objeto desconocido este se coloca sobre uno de los platos y en el otro se van colocando pesos desconocidos hasta que la aguja de la balanza se posicione en el centro de la escala indicando que los dos platos están en equilibrio. Algo similar se hace en el Puente de Wheatstone, solo que en este dispositivo el equilibrio se logra variando una de las resistencias hasta

que el galvanómetro marque cero corrientes. (Véase Figura 1)

[pic 1]

Figura 1. Circuito eléctrico típico del puente de Wheatstone

El circuito es un puente en sentido que los circuitos paralelos ACB y ADG están conectados por el circuito CD que conecta el galvanómetro G. Cuando las resistencias se ajustan de tal forma que C y D se encuentren al mismo potencial, el puente se considera balanceado. Esto ocurre justo cuando el galvanómetro marca cero corriente. R1, R2, R3 y Rx representan varias resistencias colocadas en diferentes partes del circuito. R1 y R2 están relacionadas con longitudes en una misma cuerda, que, en este caso, es un trozo de cuerda de micromo de aproximadamente 3 Ohm y 1m de longitud. (Véase Figura 2.)

[pic 2]

Figura 2. Esquema práctico del puente de Wheatstone

R1 es una resistencia conocida y Rx es la resistencia a determinar. I1 y I2 están representadas por flechas paralelas a los segmentos AC, CB, AD y DB. Ellas representan la corriente eléctrica que fluye a través de los dos ramos del circuito presente.

La Ley de Ohm indica que V=IR, donde V es el voltaje, I es la corriente y R la resistencia. La caída de potencial V es igual de A a C y de A a D. Por tanto, la corriente I, es la misma de A a C y de C a B. Como el puente está balanceado, la corriente entre C y D es nula y toda la corriente que fluye de A a C; se debe continuas de C a B. De igual manera, la corriente I2 es la misma de A a D y de D a B.

De esta forma V1=V3 y V2=Vx. Como V=IR, entonces:

𝑅1𝐼1 = 𝑅3𝐼2

𝑅2𝐼1 = 𝑅𝑥𝐼2

Dividiendo una ecuación en la otra:

𝑅1𝐼1

[pic 3]

𝑅2𝐼1

= 𝑅3𝐼2

𝑅𝑥𝐼2[pic 4]

Como se conocen los valores de R1, R2 y R3:

𝑅2𝑅3[pic 5]

Donde E es la diferencia de potencial. Reemplazando en condición de equilibrio se obtiene:

𝑅1

= 𝑅𝑥

Z1ZX=Z2Z3

Puente de Schering- Capacitancia

De esta forma se puede determinar el valor desconocido de una resistencia conociendo los valores de las otras resistencias.

Usando diferentes variantes del puente de Wheatstone también es posible determinar valores desconocidos de impedancias, capacitancias e inductancias.

Impedancia

La impedancia es una medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una diferencia de potencial. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua, su impedancia es igual a la resistencia.

Cuando las resistencias en los brazos del puente  de  Wheatstone  se  reemplazan

por  impedancia  y  una  fuente  de  C.C.

Propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. El puente de Schering se utiliza para la medición de capacitores, siendo de suma utilidad para la medición de algunas de las propiedades de asilamiento. (Véase Figura 4).

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