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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA

(UNTECS)

INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

LABORATORIO DE FÍSICA II

INFORME DE PRÁCTICAS Nro. 3

TÍTULO: PUENTE DE WHEASTSTONE Y CIRCUITO RC

ALUMNO: PARI ROJAS GUILLERMO ALAN

CÓDIGO: 2011100031

DOCENTE: Msc. SAN BARTOLOME MONTERO JAIME.H

FECHA: 26/07/2013

LIMA – PERÚ

2013

OBJETIVOS:

Medir resistencias desconocidas utilizando el puente de wheatstone.

Estudiar el proceso de carga y descarga del condensador.

FUNDAMENTO TEORICO:

El puente Wheatstone es un circuito inicialmente descrito en 1833 por Samuel Hunter Christie (1784-1865).

No obstante, fue el Sr. Charles Wheatestone quien le dio muchos usos cuando lo descubrió en 1843.

Como resultado este circuito lleva su nombre. Es el circuito mas sensitivo que existe para medir una resistencia desconocida mediante el equilibrio de los brazos del puente.

Está constituido por 4 resistencias que conforman un circuito cerrado siendo una de ellas la resistencia desconocida a medir.

Cuando el puente está construido de forma que R3 es igual a R2, Rx es igual a R1 en

condición de equilibrio.(corriente nula por el galvanómetro).

Asimismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que:

Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede

ser determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de

Rx romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del

galvanómetro.

FISICA II LABORATORIO Nº 3

De forma alternativa, si los valores de R1, R2 y R3 son conocidos y R2 no es

ajustable, la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para

calcular el valor de Rx siendo este procedimiento más rápido que el ajustar a cero la

corriente a través del medidor.

Carga de un condensador:

En los circuitos RC (resistor R, condensador C) .Tanto la corriente como la carga en el circuito son funciones del tiempo. Como se observa en la figura: En el circuito cuando el interruptor está en la posición 1. La diferencia de potencial establecida por la fuente, produce el desplazamiento de cargas en el circuito, aunque en verdad el circuito no está cerrado (entre las placas del condensador). Este flujo de cargas se establece hasta que la diferencia de potencial entre las placas del condensador es V, la misma que hay entre los bornes de la fuente. Luego de esto la corriente desaparece. Es decir hasta que el condensador llega al estado estacionario.

I(t)=vº/R e -t/

RC)

De la definición de .

Por lo tanto la función de carga es:


Entonces se define la constante de tiempo ,o tiempo de relajación como :

Descarga de un condensador:

Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente

por el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia en

cortocircuito, la carga empieza a fluir de una de las placas del condensador a la otra a

través de la resistencia, hasta que la carga es nula en las dos placas. En este caso, la

corriente circulará en sentido contrario al que circulaba mientras el condensador se

estaba cargando.

V(t)=Vº e-t/RC

I(t)= - vº/R e -t/

RC


MATERIALES:

01 puente Wheatstone

01 fuente de poder

03 resistencias

01 tarjeta de experimentación

01 multimetro

01 galvanometro

Cables

Inetrface 3NetLab

Computador


PROCEDIMIENTO:

PUENTE DE WHEATSTONE

1. Con una fuente apagada, instale el equipo de acuerdo a la figura 4.2.2. Encienda la fuente y equilibre el puente, buscando que la aguja del

galvanómetro experimente la mínima desviación posible, tome los valores de la resistencia conocidas y las longitudes L1 y L2. Mida la resistencia desconocida utilizando el multímetro y llene la tabla1.

3. Cambie la resistencia desconocida por otra y repita los pasos 1 y 2, llene la tabla 2.

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

4. Con la fuente apagada instale el circuito para carga y descarga de un condensador (tal como se muestra en la figura 5), utilizando la interface como sensor de voltaje, R1=100kΩ, R2=330Ω y C =2.2µF de la tarjeta de experimentación.

5. Encienda el computador, seleccione numero de datos igual a 1000 e intervalos de tiempo de 200 µs pulse iniciar en el software 3B NetLab, luego de unos segundos de iniciado la lectura de datos cierre el conmutador del circuitos en 1 y tome la lecturas de datos hasta que el capacitor alcance su carga máxima. Seguidamente cierre el conmutador a 2, y tome la lectura de los voltajes hasta que su valor sea cero, grafique sus resultados y guarde.

6. Seleccione el conjunto de datos de carga, teniendo en cuenta que el cursor izquierdo marque voltaje cero, ajuste los datos a la ecuación de carga, considerando el tiempo inicial conocido e igual al tiempo que marca el cursor izquierdo, guarde sus resultados.

7. Seleccione el conjunto de datos de descarga, teniendo en cuenta que el cursor izquierdo marque voltaje máximo a partir del cual se descarga el condensador. Ajuste los datos a la ecuación de descarga. Considerando el tiempo inicial conocido e igual al tiempo que marca el cursor izquierdo. Guarde sus resultados.

REPORTE:


1) Con los datos medidos en el paso 2 complete la tabla.

Tabla 1R1(ohmios) 100 L1(cm) 97

L1(cm) 3Rx(ohmios) 3 V(voltios) 6

* Usando la fórmula del puente wheatstone determine el valor de la resistencia desconocida

Rx= (R1*R3)/R2

Rx=R1(L2/L1) Rx=100(3/97)=3.09 ohmios

*Compare su resultado con la lectura de Rx de la tabla 1 usando el error porcentual.Usando el puente wheatstone se obtiene una resistencia de 3.09 ohmios hallando un error porcentual de 3% a diferencia del real que es 3 ohmios.

2) Con los datos medidos en el paso 3 del procedimiento complete la siguiente tabla.

Tabla 1R1(ohmios) 50 L1(cm) 55.5

L1(cm) 44.5Rx(ohmios) 40 V(voltios) 4

* Usando la fórmula del puente wheatstone determine el valor de la resistencia desconocida

Rx= (R1*R3)/R2

Rx=R1(L2/L1) Rx=50(44.5/55.5)=40.09 ohmios

*Compare su resultado con la lectura de Rx de la tabla 2 usando el error porcentual.Usando el puente wheatstone se obtiene una resistencia de 40.09 ohmios hallando un error porcentual de 0.225% a diferencia del valor real.


3) Con los datos obtenidos en el paso 6 del procedimiento escriba la ecuación de carga ajustada.

Vc=V 1(1−e−(t−¿)/RC )

Vc=4 (1−e−1−00.22 )=3.9575 v

Justifique el resultado:Este resultado se obtiene en el intervalo de 0 a 1 segundo. El valor de 3.9575v es el valor en voltios que alcanza el condensador en el primer segundo de de su carga.

4) Con los datos obtenidos en el paso 7 del procedimiento escriba su ecuación de descarga ajustada del condensador.

Vc=V 1(e−(t−¿)/RC)

Vc=4 (e−1−00.22 )=0.04246 v

Justifique su resultadoEste resultado se obtiene en el intervalo de 0 a 1 segundo. El valor de 0.04246v es el valor del voltaje luego que el condensador se halla descargado por 1 segundo.


CUESTIONARIO:

1. De acuerdo a las ecuaciones de carga y descarga, explique qué ocurre con el proceso de carga y descarga del condensador cuando se varía el valor del factor RC.

Cuando la constante τ=RC es pequeña, el proceso de carga y descarga del condensador muy rápida. Esto ocurre porque la resistencia es pequeña y la corriente fluye con más facilidad.

Lo contrario ocurre cuando RC es grande, el proceso de carga y descarga toma más tiempo en realizarse.

Explique la utilidad de los condensadores en dos aplicaciones tecnológicas en la industria.

Cuando el factor de potencia es bajo (relación entre la potencia activa y la potencia aparente), la empresa suministradora multa a la industria. Para evitar esto, si instalan los bancos de condensadores en dichas industrias. Estos bancos producen una potencia reactiva o nula, pues no produce trabajo. Esto lo logran al liberar la carga de los transformadores, tableros de fuerza y otros equipos eléctricos gracias a los condensadores que tienen la función de guardar la carga para ser liberada cuando sea necesario.

Los condensadores de desacoplo tienen varias funciones en los circuitos. Proporcionan la energía necesaria ante variaciones rápidas de la corriente consumida por el circuito al cual están asociados, presentan una impedancia baja a masa para aquellas señales de ruido en la línea de alimentación. Hay que tener en cuenta, que la señal de ruido que se desea desacoplar, debe estar próxima a la frecuencia de resonancia del circuito RLC (siempre por encima), sino el empleo de condensadores de desacoplo resulta de poca utilidad. Es una práctica habitual en la industria actual el empleo de condensadores de desacoplo.


BIBLIOGRAFÍA

1. Física, Tipler, Paul A., Edit. W.H.Freman;6° Edición(2007)2. Manual de laboratorio de física UNI, 2009.3. Física Universitaria, F. Sears, Y M. Zemanski, Edit, Addison - Wesley

Pearson 12° Edición (2007)Física Recreativa, S. Gil Y E. Rodríguez, www.Fisicarecreativa.

4 www.fisicarecreativa.com


http://www.fisicarecreativa.com/

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