Galvanômetro e Ponte de Wheatstone

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 
 
 
 
ALUMNOS: 
SANTOS RONCAL, ISRAEL JULIO 
ASIGNATURA: 
CICLO: 
 
 
 
LUIS ALFARO GARCÍA
EDUARDO MARCELO HUERTAS QUIRÓS 
DOCENTES: 
ESCRIBA VASQUEZ, ALEXANDER STIWART 
 IV 
LABORATORIO DE FISICA II 
SERNAQUÉ NUNURA, ANGEL JESUS
REYES MELQUIADES, JHON KERLY
VASQUEZ LOPEZ, LUIS FERNANDO
https://aulavirtual.unitru.edu.pe/user/view.php?id=8950&course=3061
OBJETIVO 
 
- Diseño y construcción del galvanómetro para detectar y medir diferentes 
corrientes eléctricas. 
 
MARCO TEÓRICO 
 
La figura 1, muestra esquemáticamente un instrumento de bobina móvil: Un 
entrehierro de forma cilíndrica el cual se encuentra entre los polos N y S un imán 
permanente y un bloque cilíndrico P. En esta región hay una bobina rectangular y dos 
resortes en forma de espiral M Y M ′ los cuales tienen la función de mantenerla en 
equilibrio si no hay torque presente, o de tender a regresarlas a dicha posición cuando 
por algún motivo la bobina es desplazada de la posición de equilibrio. Los dos resortes 
sirven también para llevar la corriente a la bobina. 
 
 
Figura 1. Estructura básica de un galvanómetro de bobina móvil La finalidad de la 
geometría cilíndrica es lograr que en el entrehierro y en la superficie del cilindro, las 
líneas de campo magnético sean siempre perpendiculares a los lados “verticales” de 
la bobina móvil, es decir, tengan la dirección del radio del cilindro (sin embargo, dentro 
del cilindro las líneas de campo no son radiales, ni se cruzan entre sí). En los lados 
“horizontales” de la bobina, el campo es despreciable. 
 
Para ver lo que ocurre en la bobina rectangular, partimos del hecho conocido de que 
cuando un alambre recto de longitud “”, se encuentra dentro de un campo magnético 
“B”, y dicho alambre es atravesado por una corriente “I”, entonces la interacción del 
campo magnético con la corriente origina una fuerza sobre el alambre: 
 
 
donde apunta a lo largo del alambre en la dirección de la corriente. Consideremos 
entonces que hay “n” espiras rectangulares cuyos lados “verticales” miden b y cuyos 
lados “horizontales” miden a (figura 3): 
 
 
Figura 3. Esquema de la interacción entre el campo y la bobina El módulo de las 
fuerzas que actúan sobre los lados (2) y (4) es: 
 
Estas dos fuerzas tienen direcciones contrarias, pero no tienen la misma línea de 
acción, por lo que producen un momento o torque neto de magnitud: 
 
donde s =a.b es el área de la espira. Las fuerzas que actúan sobre los lados (1) y (3) 
son muy pequeñas por ser el campo despreciable en las regiones correspondientes. 
Además, estas fuerzas no producen torque por tener la misma línea de acción: el eje 
del cilindro. La bobina gira hasta que el torque debido a la deformación de los resortes 
equilibre el torque de las fuerzas magnéticas. El torque del resorte se puede escribir 
como: 
 
donde “κ” es la constante del resorte, “𝛼” es el ángulo girado y “b” es un vector unitario 
que va del lado 3 hacia el lado 1. 
 
En condiciones de equilibrio: 
 
El ángulo de giro “𝛼” resulta entonces proporcional a la corriente “ I ”, siempre que las 
líneas del campo magnético están en el plano de las espiras y sean perpendiculares 
a los lados “verticales” de éstas, para cada posición de la bobina. Un índice (o aguja) 
fijo al eje LL′, permite leer sobre una escala la posición alcanzada por la parte móvil. 
Esta escala puede ser dividida en intervalos iguales ya que es directamente 
proporcional a “I” y puede ser calibrada para leer directamente los valores de 
corriente. Dando que el movimiento mecánico de la aguja está limitado, queda 
definida una corriente máxima en el galvanómetro “ 𝐼𝑔𝑚𝑎𝑥 ” , como la que produce la 
máxima deflexión de su escala. Asimismo la resistencia de las espiras y de los 
resortes define la resistencia interna intrínseca “ 𝑅𝑔 ”. 
 
Estos dos parámetros “ 𝐼𝑔𝑚𝑎𝑥 ” y “ 𝑅𝑔 ” caracterizan al galvanómetro, cuyo símbolo 
circuital es el que se muestra en la figura 4: 
 
 
En conclusión, el galvanómetro permite hacer medidas de corriente continua de 
manera directa, observando los valores sobre una escala graduada entre 0 e I máx g 
 
 
. 
 
PUENTE DE WHEATSTONE 
 
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 paramagnética, etc. Para determinar el valor de 
una resistencia eléctrica bastaría colocar entre 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 varía 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 décimas 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. 
 
 
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. 
 
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. 
 
PARTES Y PLANOS DEL GALVANÓMETRO 
 
 
 
 
 
 
 
PLANOS DE LAS PARTES DEL GALVANÓMETRO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIALES 
 
Cable de cobre enrollado (Bobina) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aguja imantada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Multimetro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bateria 12 V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cautin 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GALVANÓMETRO EN FISICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PLANOS DEL PUENTE DE WHEATSTONE 
 
 
PUENTEDE WHEATSTONE Y GALVANOMETRO EN FISICO 
 
FOTOS ENSAMBLANDO EL CIRCUITO FINAL 
 
 
 
 
 
En el siguiente video explicamos y visualizamos el funcionamiento de este circuito 
https://drive.google.com/file/d/151Or0hhdEWb8doiscasI2wG_bAPOYLLS/view?usp=
sharing 
 
ANALISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES: 
 
 
- Empleando los conceptos de campo magnético, logramos construir un 
galvanómetro, para luego emplear a la bobina como un lector, de la misma 
forma lo hicimos con el puente de Wheatstone. 
 
- En este laboratorio pudimos observar que el uso de un circuito como el 
puente de Wheatstone nos facilita el cálculo de resistencias. 
 
- También notamos que los valores representativos de las resistencias 
calculadas son muy aproximados a los valores medidos de las mismas. 
 
- A partir del circuito formado por el galvanómetro y el puente de Wheatstone, 
calculamos un valor muy similar al que hallamos teóricamente. 
 
- Las variantes del puente de Wheatstone se pueden utilizar para las 
mediciones de impedancias, capacitancias e inductancias. 
 
- Este circuito ya no se utiliza mucho, ya que en la actualidad se utiliza muy a 
menudo el Ohmímetro, debido a su practicidad para las mediciones. 
 
 
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: 
 
1. Asociación de fondo de investigadores y editores. FÍSICA, 2da edición 2009. 
SANTA CRUZ DELGADO. 
2. Serway, R. A, Jewett, J. W. Serway, R. A (2004) Physics for scientist and 
engineers. Thomson Brooks/Cole. Belmont, CA. 
3. Apuntes de la Universidad de Cantabria (España) sobre el puente de 
Wheatstone. 
 
 
 
 
https://drive.google.com/file/d/151Or0hhdEWb8doiscasI2wG_bAPOYLLS/view?usp=sharing
https://drive.google.com/file/d/151Or0hhdEWb8doiscasI2wG_bAPOYLLS/view?usp=sharing
http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Puente%20de%20Wheatstone.pdf
http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Puente%20de%20Wheatstone.pdf