Informe El Puente de Wheatstone.
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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÈ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA PREINFORME DE CIRCUITOS 1 - LABORATORIO Nº4 EL PUENTE DE WHEATSTONE. Juance barrera (--20112007052--) LAB. PUENTE DE WHEATSTONE Para este laboratorio se va a hacer el estudio del puente de wheatstone, el cual nos va a facilitar el estudio de una determinada clase de circuitos, en este caso por cuestiones prácticas nuestro circuito va a ser meramente resistivo, es decir que todos los elementos que lo componen son resistencias (variables). Dentro del material que disponemos están varias resistencias de valor conocido que se van a utilizar como resistencias de proporción y dos resistencias de valor desconocido en las que se debe determinar su valor y el valor de las resistencias equivalentes de su asociación en serie y en paralelo, de este modo podemos hallar mediante los métodos de análisis de circuitos (mallas y nodos) los valores de intensidad, voltaje y potencia en cada uno de los elementos, así mismo como en todo el conjunto. 1. INTRODUCCION: El puente de wheatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o alterna y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de corriente alterna en los que existen otros elementos como bobinas o
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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÈ DE CALDASFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA ELÉCTRICA
PREINFORME DE CIRCUITOS 1 - LABORATORIO Nº4 EL PUENTE DE WHEATSTONE.
Juance barrera (--20112007052--)
LAB. PUENTE DE WHEATSTONE
Para este laboratorio se va a hacer el estudio del puente de wheatstone, el cual nos va a
facilitar el estudio de una determinada clase de circuitos, en este caso por cuestiones
prácticas nuestro circuito va a ser meramente resistivo, es decir que todos los elementos
que lo componen son resistencias (variables). Dentro del material que disponemos están
varias resistencias de valor conocido que se van a utilizar como resistencias de
proporción y dos resistencias de valor desconocido en las que se debe determinar su
valor y el valor de las resistencias equivalentes de su asociación en serie y en paralelo, de
este modo podemos hallar mediante los métodos de análisis de circuitos (mallas y nodos)
los valores de intensidad, voltaje y potencia en cada uno de los elementos, así mismo
como en todo el conjunto.
1. INTRODUCCION:
El puente de wheatstone es un
instrumento de gran precisión que puede
operar en corriente continua o alterna y
permite la medida tanto de resistencias
óhmicas como de sus equivalentes en
circuitos de corriente alterna en los que
existen otros elementos como bobinas o
Condensadores (impedancias). Muchos
instrumentos llevan un puente de
wheatstone incorporado, como por
ejemplo medidores de presión
(manómetros) en tecnología de vacío,
circuitos resonantes (LCR) para detectar
fenómenos como la resonancia para
magnética, etc.
Para determinar el valor de una
resistencia eléctrica bastaría colocar
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÈ DE CALDASFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA ELÉCTRICAentre sus extremos una diferencia de
potencial (V) y medir la intensidad que
pasa por ella (I), pues de acuerdo con
La ley de ohm, R=V/I. sin embargo a
menudo la resistencia de un conductor
no se mantiene constante porque su
temperatura varia en el tiempo y su
medición no resulta tan sencilla.
Evidentemente, la sensibilidad del puente
de wheatstone depende de los
elementos que lo componen pero es fácil
que permita apreciar valores de
resistencias con decimas de ohmio.
La figura (1) representa un puente de
wheatstone tradicional. El puente tiene
cuatro ramas resistivas, junto con una
fuente de voltaje y un medidor, en este
caso un voltímetro.
2. ASPECTOS A TENER EN
CUENTA DURANTE EL
DESARROLLO DEL
LABORATORIO
Para el análisis del puente vamos a
considerar que todas las ramas están
formadas por elementos resistivos.
Podremos conocer su forma de
utilización a través del análisis del
circuito. Aplicando la ley de Kirchhoff
a los nodos a, b, y d
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Como hay 4 nodos en el puente de
wheatstone, estas tres ecuaciones de
las intensidades serán
independientes, por lo que no
utilizaremos la cuarta que
correspondería al nodo c.
Aplicando la ley de Kirchhoff para las
mayas abdefa, acba y bcdb, las
ecuaciones que nos quedan son:
En el desarrollo del laboratorio
debemos tener en cuenta las
polaridades indicadas de las distintas
caídas de tensión que se encuentran
al recorrer cada malla. Como hay seis
intensidades desconocidas,
6 – 4 +1 = 3 serán las ecuaciones
necesarias y las demás serán
superabundantes.
Las ecuaciones anteriores
constituyen un sistema de seis
ecuaciones con seis incógnitas. Por
tanto para aplicar la regla de Cramer
será necesario, para calcular cada
intensidad, calcular las determinantes
de sexto orden. La solución total
implica siete Determinantes
diferentes. Aun cuando el cálculo de
un Determinante de sexto orden no
ofrece dificultades pues existen
varios métodos para reducir su orden
antes de alcanzar el cálculo final, la
solución completa de siete
determinantes de sexto orden resulta
muy laboriosa. Por tanto, aun cuando
la solución del sistema no ofrezca
dificultades en principio, será útil
buscar otros métodos.
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El puente de Wheatstone está
equilibrado cuando la diferencia de
potencial entre los puntos b y c es
nula, en esta situación, I1 representa
la corriente eléctrica que pasa por R1
y también por R3 ya que al ser
VAB = 0, no pasa corriente por AB.
Además I2 es la corriente que circula
por R2 y R1.
Se cumple que.
Vba = Vbd = I3 R3 = I4 R4 ;
Vcb = Vac = I3 R1 = I3 R2
y de las ecuaciones anteriores se
deduce que.
3. IMPLEMENTOS A UTILIZAR
DURANTE EL LABORATORIO
1 multímetro digital.
1 fuente de alimentación de
corriente continua.
1 tablero de resistencia variable
(hilo con una regleta corredera)
(variac).
Resistencias de diferente calibre
caimanes.
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Desde el punto de vista práctico el
puente de Wheatstone se sustituye por el
puente de hilo, fig.2,
R2 y R3 Se reemplazan por un hilo de
sección constante, y al ser la resistencia
directamente proporcional a la
Longitud de hilo, se puede escribir R2
= kL1 y R3 = kL2. B es un cursor que se
desplaza sobre el hilo y según sea su
posición sobre él, así serán las
resistencias R2 y R3. Para ciertas
posiciones del cursor B, el potencial de A
es mayor que el de B, para otras ocurrirá
al revés y habrá una única posición para
la que VAB = 0 y entonces el puente está
en equilibrio. Si aplicamos la ecuación (1)
en las condiciones de
Equilibrio resulta.
Si se conoce de antemano R1 y se miden
las longitudes L1 y L2 se puede
determinar el valor de la resistencia RX.
4. Errores asociados
La principal fuente de error se encuentra
en los límites de las tres resistencias
conocidas. Otros errores pueden ser la
insensibilidad en el detector de cero,
cambios en las resistencias debido a los
efectos de calentamiento por la corriente,
los problemas causados por las f.e.m
térmicas en el circuito si se miden
resistencias de valores muy bajos y por
último, los errores debidos a la
resistencia de contactos en la medición
de valores de resistencias muy bajos.
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5. OBJETIVOS
1) Comprobar y comprender el funcionamiento del circuito puente de Wheatstone
2) Emplear en forma adecuada el puente de Wheatstone para la medición de elementos puramente resistivos
3) Determinar el balance de potencia eléctrica en el puente de Wheatstone
4) Determinar cuál forma es la mejor para desarrollar este tipo de circuitos prácticamente, si por el método de wheatstone tradicional, o con el método de hilo con sección constante.
