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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA CUESTIONARIO (07) PUENTE DE WHEATSTONE INFORME DEL LABORATORIO FÍSICA III CURSO: FÍSICA III PROFESORA: MARIA CAROLINA TRUJILLO SAENZ GRUPO: B HORARIO: MIÉRCOLES 8:00 - 10:00 ALUMNOS: CÓDIGO: 19190210 2020 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III CUESTIONARIO (07) PUENTE DE WHEATSTONE I. APELLIDOS Y NOMBRES: II. PREGUNTAS: 1. Observado los valores calculados en la tabla 1, mencione las posibles fuentes de error en la experiencia realizada y como cree que podría evitarse. El porcentaje de error de los cálculos realizados no han sido muy notorios siendo estos errores porcentuales menores de uno como es apreciable en la TABLA N°1, se deben a tres motivos principalmente los cuales van del instrumento de medición, el puente unifamiliar de Wheatstone, el ángulo de visión del profesor encargado de dictar la distancia medida y la posición del galvanómetro en cero. a) INSTRUMENTO DE MEDICIÓN: Para esta experiencia se utilizó un galvanómetro de aguja por lo que la posición de la aguja se ve afectada en su posición inicial y final debido a la calibración e impedancia interna del instrumento respectivamente. b) PUENTE UNIFAMILIAR DE WHEATSTONE: Y el motivo de este es porque al tratar con un alambre o cable de longitus larga puede 2 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III tener imperfecciones en su fabricación y por ende la resistividad del puente no sería constante e igual para cualquier tramo que se escoja. c) ÁNGULO DE VISIÓN: Es más que claro que la aguja se verá ubicada en el cero del instrumento dependiendo de nuestro ángulo de visión y lo mismo aplicable a la obtención del valor de la distancia. TABLA N°1: 3 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III 2. Mencione los factores que influyen en la precisión del puente de Wheatstone al tratar de conocer el valor de una resistencia desconocida. Son varios los factores que influyen en la precisión del puente de Wheatstone por ejemplo: los valores de las resistencias. Las corrientes en el circuito serán mayores cuando los valores de las resistencias sean menores de esta manera será más fácil detectar variaciones en la corriente, también depende de otras resistencias éstas deben ser lo más precisas y exactas posibles para que el error en los cálculos sea casi despreciables y por último debemos tener en cuenta la sensibilidad del galvanómetro si la sensibilidad es mayor podemos apreciar mejor los cambios que existan en la corriente y ajustar las resistencias con precisión para que la corriente sea cero. 3. Mencione 5 aplicaciones del puente de Wheatstone en la industria Mediante termistores NTC se generan una diversa cantidad de aplicaciones como por ejemplo: sensor de temperatura (termómetro) medidor de velocidad de fluidos, estabilización detenciones etcétera. 4 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III En las compañías telefónicas con él se localiza fallas en las líneas, aunque ellas se hayan producido a varios kilómetros del laboratorio donde se efectúa la medición. También se utiliza en los sistemas de distribución de energía eléctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en las líneas de distribución Utilizando en el puente una LDR o fotorresistencia se utiliza para aplicaciones en circuitos donde se necesita detectar la ausencia de luz de día o Luz nocturna de encendido automático que utiliza una fotorresistencia para activar una o más luces al llegar la noche o Relés controlados por luz donde el estado de iluminación de la fotorresistencia activa o desactiva un interruptor que puede tener un gran número de aplicaciones En el desarrollo de galgas extensiométricas utilizadas para comprobar el asentamiento de construcciones de hormigón 5 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III 4. La resistividad del material (alambre) influye en los valores de la lectura en el puente de Wheatstone, explique. El valor de la resistividad que corresponde al alambre en el puente de hilo no altera el resultado final de la resistencia si consideramos que la resistividad es constante para cada tramo o punto en el alambre que estamos utilizando; sin embargo si utilizaramos un alambre cuya resistividad es distinta por tramos alteraría el resultado y el valor de nuestra resistencia. Como en esta experiencia estamos asumiendo que la resistividad del alambre es igual en cada tramo o punto, el valor de nuestra resistencia no se ve afectada y la resistividad no alterará nuestro resultado. 5. ¿Cuál sería la máxima y mínima resistencia que se podría medir con el puente de Wheatstone en la experiencia realizada? ( la regla de medición esta graduada en milímetro) Si nos enfocamos según las tensiones de la fuente de alimentación al puente esta no influye directamente en la medida de resistencia desconocida. Su valor está entre el límite de la potencia que se puede disipar de cada una de las resistencias que contenga el puente hasta la resistencia desconocida. 6 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III 6. Explique detalladamente las condiciones físicas que existen cuando no pasa corriente por el galvanómetro. Los galvanómetros son los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente se basan en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán mecanismo de galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana limón un galvanómetro la fuerza inclina la aguja en un grado proporcional a la intensidad de la corriente con respecto al circuito de experimento cuando el puente se encuentra en equilibrio. En este caso a la diferencia potencial es 0 voltios entre los puntos a y b donde se ha colocado un galvanómetro que muestra que no pasa corriente entre los nodos A y B. 7 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III 7. Mencione 3 ventajas y 3 desventajas de usar el puente de Wheatstone. VENTAJAS DESVENTAJAS Cuando la aguja está en posición cero se libera todo error relacionado con la circulación de corriente. La indicación cero, se precisa una menor intensidad de corriente a través de todas las ramas del puente con la disposición y el tamaño de los componentes que lo forman, puede ser menor sin peligro de sobrecalentamiento y averías. Este instrumento nos indica el momento cuando se encuentran en equilibrio y el instante en que no circula corriente por el circuito. La resistencia que se va utilizar debe ser de menor tolerancia que se pueda hallar. La precisión en la que se llega no es el porcentaje exacto. 8 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III 8. Usando los valores de la tabla 1, ¿ Puede determinar el valor de la resistividad del alambre? si su respuesta es no diga ¿Por qué? Y si es afirmativa ¿Cómo podría determinarse? Para calcular la resistividad tenemos que tomar en cuenta primero cómo podemos hallar este valor en recordando la fórmula de esta con respecto a la longitud del alambre, área de la sección recta y resistencia como se presenta a continuación: RL S =ρ ; Donde: R: Resistencia del alambre L: Longitud que corresponde a la resistencia R S: Área de la sección recta Ahora directamente de la tablasólo nos haría falta dos datos que no se nos brinda en la experiencia 7 de Puente de Wheatstone, sin embargo la profesora nos proporciona un dato en el archivo Fórmula Puente de Wheatstone ARREGLOS donde se nos indica que el área sección de la recta es de 1mm , por lo que por falta de un dato no podremos determinar 2 la resistividad del alambre. 9. Mencione 4 conclusiones. 9 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III La lectura de datos medición de longitudes instrumentos en mal estado todos estos factores influyen al momento utilizar el puente de Wheatstone y pueden determinar parte del error en las mediciones. Un galvanómetro está basado en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. El mecanismo de un galvanómetro está diseñado de manera que un imán permanente o electroimán produce un campo magnético lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. Experimentamos con diferentes resistencias y pudimos darnos cuenta que teníamos que hacer algunas modificaciones en las resistencias para el voltaje para que el puente Wheatstone funcione con mayor precisión de esta manera observamos apreciamos mejor los cambios en la corriente hicimos por medio de las resistencias que este sea cero. Con respecto al uso del puente de Wheatstone su funcionamiento nos ayuda a ver el momento donde no circula corriente por el circuito. 10 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III Por la explicación ya mencionada decimos que si queremos que el puente Wheatstone esté en equilibrio. Tendremos que tener los voltajes deben ser iguales y a la relación de la resistencia debe ser R 1 R3 = R 2 R4 . 11