ESCUELA DE INGENIERIA AERONAUTICA Y DEL ESPACIO

Laboratorio de Física II Guión de prácticas

CALIBRADO DE UNA TERMORESISTENCIA

• Finalidad del experimento. Determinar la variación con la temperatura de la resistencia eléctrica de un material semiconductor (termoresistencia)

• Material. Termómetro, vaso de precipitados, calefactor eléctrico fuente de alimentación, amperímetro y circuito.

1.- Introducción.

Los termistores o termoresistencias son unos semiconductores cuya resistencia eléctricavaría con la temperatura según la expresión,

R(T )=Roeb /T

Se utilizan para medir la temperatura de un sistema y tambiéncomo elemento de protección de sistemas eléctrico paraprevenir su sobrecalentamiento.

En fotografía adjunta se muestra el sistema empleadopara calibrar la termoresistencia o termistor. El circuitocorrespondiente al esquema de la Fig. 1 se encuentra montadoen la placa de metacrilato. Dicho circuito eléctrico estáalimentado por la fuente con un potencial fijo V o y estáformado por dos partes independientes. Por un lado tenemosun calefactor eléctrico sumergido en el agua que calienta elagua contenida en el vaso de precipitados y que puedeconectarse y desconectarse mediante un interruptor (circuitodibujado en rojo). La otra parte es un puente de cuatroresistencias donde dos R1 y R2 son iguales. En el puenteresistivo hay además una resistencia variable o potenciómetro Py el termistor cuya resistencia R(T ) queremos medir. Esteúltimo se encuentra sumergido en el agua y está eléctricamenteconectado al otro brazo opuesto del puente.

El puente de resistencias está equilibrado cuando la resistencia eléctrica del termistorR(T ) es igual a la del potenciómetro Rp . Entonces la caída de potencial a lo largo de BC es

la misma que en DE y no circula corriente por el amperímetro A. Podemos conocer Rp a partirde los números del dial con escala graduada, sabiendo que el potenciómetro está calibrado yque su resistencia eléctrica se incrementa en 1 KΩ (1000 Ω) por cada vuelta completa. Sivariamos la temperatura del agua calentándola y equilibramos el puente podremos determinar ladependencia de la resistencia eléctrica Rp=R(T ) para cada temperatura T del líquido.

2- Realización.

IMPORTANTE: En primer lugar hemos de asegurarnos que el vaso de precipitados contieneagua fría, que el calefactor está desconectado, que no toca las paredes de vidrio y que se

encuentra completamente sumergido en el líquido. A continuación se enciende la fuente dealimentación y buscamos la resistencia de partida que equilibra el puente moviendo elpotenciómetro hasta hacer nula la corriente que circula por el amperímetro A. La temperaturainicial del agua ha de encontrarse por debajo de unos 40o grados centígrados. En el momento deencender el calefactor, la temperatura del agua subirá con rapidez por lo que no se debeconectar el calefactor hasta no estar preparados para tomar los datos. El termistor y eltermómetro están unidos por una cinta aislante, de modo que su temperatura es prácticamenteigual.

Una vez conectado el calefactor, tomar parejas de valores de la temperatura y del valor del discograduado del potenciómetro que equilibra el puente de resistencias haciendo nula la corrienteque pasa por el amperímetro. Luego, las lecturas del dial graduado pueden convertirse enresistencia eléctrica.

SI LA TEMPERATURA DEL AGUA SUBE DE 65 GRADOS, DESCONECTARINMEDIATAMENTE EL CALEFACTOR.

Fig. 1 : Esquema del puente de resistencias con el vaso de precipitados, el termómetro y el circuito calefactor independiente.

3.- Resultados y gráficos.

Como resultado de las medidas obtendremos una tablas con los valores de la resistencia eléctrica R p=R(T ) y la temperatura del agua T. Con estos datos hemos de efectuar las siguientes cálculos y gráficos.

• Representar la resistencia del termistor R(T ) en función de la temperatura T del líquido.

De acuerdo con la ecuación anterior, si representamos ln R (T ) frente a 1 /T los datos experimentales deberían disponerse aproximadamente a lo largo de una recta.

• A partir de los datos del apartado anterior, determinar el valor de Ro y de la constante

b mediante el método de mínimos cuadrados. Comprobar el ajuste dibujando la recta obtenida junto con los datos de ln R (T ) frente a 1 /T.