COMPARACIÓN ENTRE DATOS EXPERIMENTALES DEL PUENTE DE WHEASTONE CON RESPECTO A DATOS TEÓRICOS DE MEDIDAS DE RESISTENCIAS DESCONOCIDAS

COMPARACIÓN ENTRE DATOS EXPERIMENTALES DEL PUENTE DE WHEASTONE CON RESPECTO A DATOS TEÓRICOS DE MEDIDAS DE RESISTENCIAS DESCONOCIDAS

PRESENTADO POR:

DIEGO MAURICIO RAMOS

JENNIFER GONZALEZ DÍAZ

MARÍA ISABEL TOLEDO MUÑOZ

ANDRÉS FELIPE MOLINA TRUJILLO

PRESENTADO A: FERLEY CASO PECHENE

ASIGNATURA: FISICA II

UNIVERSIDAD CORHUILA-PITALITO

11 DE MAYO DEL 2017

COMPARACIÓN ENTRE DATOS EXPERIMENTALES DE RESISTENCIAS DEL PUENTE DE WHEASTONE CON RESPECTO A DATOS TEÓRICOS DE MEDIDAS DE RESISTENCIAS DESCONOCIDAS

RESUMEN

En el presente artículo se analiza la disposición de las resistencias que lo caracterizan y que permiten de manera sencilla medir con gran precisión la magnitud de resistencias desconocidas; cuando el puente es llevado a la posición de equilibrio, el registro se determina con un galvanómetro de alta sensibilidad, el cual actúa como dispositivo indicador. Se concluye que el puente de Wheastone experimental arroja porcentajes de error bajos de la resistencia desconocida medida en el equipo, con respecto a la teórica.

INTRODUCCIÓN

El puente de Wheatstone deriva su nombre del físico inglés Sir Charles Wheatstone (1802-1875), quien trabajó con Michael Faraday y además fue profesor del King´s College en Londres.

En el mundo real nos encontramos con varias señales, algunas de ellas son medidas por los cambios en la resistencia y otras son medidas con inductancia y capacitancia.

Si se tiene en cuenta la resistencia, la mayoría de los sensores industriales como la temperatura, la tensión, la humedad, el desplazamiento, nivel de líquido, etc. produce el cambio en el valor de la resistencia para un cambio de variable. Por lo tanto, existe una necesidad de un acondicionamiento de señal para cada sensor de resistencia.

Generalmente, la medición de la resistencia se divide en tres tipos, baja medición de la resistencia, medición de resistencia media y la alta resistencia de medición. Si la medición de la resistencia es, posiblemente, desde unos pocos miliohmios a micro ohmios, entonces se considera como una medida de baja resistencia.

Esta medición se utiliza realmente para fines de investigación. Si la medición es de 1 ohm a 100 k ohm se denomina generalmente como una medición de resistencia media. Potenciómetro, termistores, etc. Muy alta resistencia a la medición se considera desde 100 kilo ohmios a más de 100 mega ohmios. Para encontrar el valor medio de la resistencia se utilizan diferentes métodos, pero se utiliza sobre todo puente Wheatstone.

En un puente de circuito, la disposición de las resistencias que lo caracterizan, permiten de manera sencilla medir con gran precisión la magnitud de asistencias desconocidas, cuando  el puente es llevado a la condición de equilibrio, el registro se determina con un galvanómetro de alta sensibilidad, el cual actúa como dispositivo indicador.

Este circuito se emplea en la ciencia y la industria, como un dispositivo para convertir: temperatura, presión, sonido, luz u otras variables físicas en señales eléctricas, que permitan su estudio y  medición de manera confiable, aunque para medir resistencias del orden de 105 [pic 1],  el puente del Wheatstone presenta limitaciones técnicas, el avance tecnológico en el desarrollo de dispositivos de estado sólido, permite con la instrumentación física y electrónica moderna, medir resistencias hasta de 1012[pic 2]  con el empleo de transistores de efecto de campo.

En el presente artículo se propone la siguiente hipótesis:

El puente de Wheastone experimental arroja porcentajes de error bajos de la resistencia desconocida medida en el equipo, con respecto a la teórica.

OBJETIVOS

• Estudiar   las   características   de  un circuito puente de Wheatstone equilibrado, alimentado con una fuente de corriente directa.
• Analizar el principio del puente equilibrado para medir resistencias.

• Estudio de las condiciones de equilibrio de un puente de Wheatstone.
• Empleo de un método de precisión  para medir resistencias eléctricas.
• Comprobar que el puente de Wheastone experimental arroja porcentajes de error bajos de la resistencia desconocida medida en el equipo, con respecto a la teórica.

MARCO TEORICO

[pic 3]

Figura 1. Ilustración del Puente de Wheatstone

Este puente se utiliza para encontrar la resistencia desconocida con mucha precisión mediante la comparación con un valor conocido de resistencias. En este puente condición nula o equilibrada se utiliza para encontrar la resistencia.

Para esta condición de tensión equilibrada en el puente los puntos C y D debe ser iguales. Por lo tanto, no fluye corriente a través del galvanómetro. Para la obtención de la condición de equilibrio una de las resistencias debe ser variable.

A partir de la figura 1,

El voltaje en el punto D = V × R X / (R 3 + R X)

La tensión en el punto C = V × R 2 / (R 1 + R 2)

El voltaje (V) a través de galvanómetro entre C y D es,

V CD = V × R X / (R 3 + R X ) - VR 2 / (R 1 + R 2 )

Cuando el puente está equilibrado V CD = 0,

Así que,

V × R X / (R 3 + R X ) = VR 2 / (R 1 + R 2 )

R X R 1  + R X R 2 = R 2 R 3  + R 2 R X

R 1 R X = R 2 R 3

R 2 / R 1 = R X / R 3

Esta es la condición para equilibrar el puente. Y para encontrar el valor de la resistencia desconocida

R X = R 3 × (R 2 / R 1)

De la ecuación anterior R4 o Rx se pueden calcular a partir del valor conocido de la resistencia R3 y la relación de R2 / R1. Por lo tanto, la mayoría de los casos valores de R2 y R1 son fijos y el valor R3 es variable de modo se consigue que el valor nulo y el puente se equilibra.

PRINCIPIO DE TRABAJO DEL PUENTE WHEATSTONE

Sin el galvanómetro, el circuito de puente sólo se parece a un circuito divisor de tensión como se muestra en la figura 2. Considere R1= 20 ohmios, R2 = 40 ohmios para un brazo y para el otro consideran mismos valores de R3 y R4 respectivamente.

[pic 4]

Figura 2. Puente De Wheatstone Sin El Galvanómetro

El flujo de corriente en el primer brazo es

I 1 = V / (R 1 + R 2 )

I 1 = 12V / (20 + 40)

I 1 = 0,2 A

Y el voltaje en el punto C es igual a la caída de tensión en la resistencia R2, 

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