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lOMoAR cPSD|3707762 lOMoAR cPSD|3707762 CONSTRUCCIÓN DE UN PUENTE DE WHEATSTONE Preinforme Ricardo Andrés Martínez Cod. 9871913 Mauricio Jaramillo Narváez Cod. 80094062 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA Laboratorio de Física II Ing. John Jairo Santa Pereira 2003 lOMoAR cPSD|3707762 I. INTRODUCCIÓN El puente de Wheatstone deriva su nombre del físico inglés Sir Wheatstone (1802 – 1875), quien trabajó con Michael Faraday y además fue profesor del King’s Collage en Londres. En un circuito puente, las disposición de las resistencia que lo caracterizan, permiten de manera sencilla medir con gran precisión la magnitud de asistencias desconocidas, cuando el puente es llevado a la condición de equilibrio, el registro se determina con un galvanómetro de alto sensibilidad, el cual actúa como dispositivo indicador. Este circuito se emplea en la ciencia y la industria, como un método para convertir temperatura, presión, sonido, luz u otras variables físicas en señales eléctricas, para su estudio y medición de manera confiable, aunque para medir resistencias del orden de 105 W (ohmios), el puente del Wheatstone presenta limitaciones técnicas, el avance tecnológico en el desarrollo de dispositivos de esta sólido, permite con la instrumentación física y electrónica moderna, medir resistencias hasta 1012 W con el empleo de transistores de efecto de campo. lOMoAR cPSD|3707762 II. OBJETIVOS • Estudiar las características de un circuito puente de Wheatstone equilibrado, alimentado con una fuente de corriente directa. • Aplicar el principio del puente equilibrado para medir resistencias. III. MATERIALES • Fuente de alimentación de corriente directa 6 v • Reóstato de 3.3 KW (2 unidades) • Bobinas de 35 mH y de 9 mH • Galvanómetro • Reóstato de 10 KW • Cables de conexión • Resistencias comerciales de diferentes valores lOMoAR cPSD|3707762 IV. PREINFORME • Exprese por escrito su interpretación de las leyes de Kirchhoff. o La suma de las corrientes que llegan a cualquier nodo (o unión) debe ser igual a la suma de las corrientes que salen de él. (Un nodo o unión, es cualquier punto del circuito en el que las corrientes pueden separarse). Es decir, cualquiera que sea la corriente que llega a un punto dado de un circuito, debe salir de ese punto, ya que tal punto no puede establecer una carga. o La suma de las diferencias de potencial a través de cada elemento, en torno de cualquier circuito cerrado debe ser cero. Es decir, cualquier carga que se mueva en torno de cualquier circuito cerrado (sale de un punto y llega al mismo punto) debe ganar tanta energía como la que pierde. • Explique métodos diferentes al puente para medir resistencias eléctricas e indique qué limitaciones presentan. A partir de la ley de Ohm, fácilmente se ve que puede obtenerse la resistencia de un conductor si es posible medirse simultáneamente la corriente que circula a través de él y la diferencia de potencial. La corriente en un circuito se puede medir con un amperímetro conectado en serie con el resistor que va a medirse. Desde el punto de vista ideal, la resistencia del amperímetro debe ser cero, de modo que no altere la lOMoAR cPSD|3707762 corriente que va a medirse; como cualquier amperímetro siempre tiene cierta resistencia, su lectura será algo menor que la corriente verdadera que circula por el circuito. Se puede medir la diferencia de potencial a través del resistor con un voltímetro conectado en paralelo con él. Un voltímetro ideal debe tener una resistencia infinita, de modo que no circule corriente por él. En la práctica, la resistencia del voltímetro debe ser grande en comparación con la que va a medirse. El efecto del voltímetro en el circuito es reducir la resistencia del mismo, provocando un aumento en la corriente leída por medio del amperímetro y un cambio en la diferencia de potencial que se está midiendo. No es recomendable el método del amperímetro – Voltímetro para mediciones precisas. • Elabore una tabla de sustancias conocidas comunes con sus respectivas resistividades Algunas sustancias, como los metales y el agua salada, son buenas conductoras de la electricidad. Otras, como el caucho, el plástico y el vidrio, no permiten el flujo de electricidad. Por esta razón, todos los cables que conectan el TV y otros aparatos a los receptáculos eléctricos en la pared, generalmente están hechos de cobre recubierto con caucho o plástico. El cobre sirve para conducir la electricidad y el caucho evita lOMoAR cPSD|3707762 que los cables se toquen entre sí provocando un corto circuito, o que alguien sufra un choque eléctrico al tocarlos. La mayoría de las rocas no son buenas conductoras de electricidad. Éstas poseen alta resistividad. Pero una suficiente cantidad de agua se filtra a través de los poros o pequeñas aberturas en la roca. A menudo esta agua contiene sal disuelta en ella, la cual es una buena conductora de la electricidad. La roca porosa que está embebida en agua salada, conducirá la electricidad bastante bien ya que el líquido en sus poros posee baja resistividad. • Explique ¿Cómo se conoce el valor de una resistencia empleando el código de colores? Identificar un resistor no es una tarea muy complicada, note que la mayoría, salvo los de montaje superficial, poseen 4 bandas de colores, 3 de idénticas proporciones y una más alejada de éstas. Estas bandas representan el valor real del resistor incluyendo su porcentaje de tolerancia o error siguiendo un código de colores estándar. En primer lugar tratamos de identificar el extremo que corresponde a la banda de tolerancia del resistor, que en la mayoría de los casos suele ser dorada (5%) o lOMoAR cPSD|3707762 (algo más raro) plateada (10%). Una vez localizada ésta la dejamos de lado, (literalmente a la derecha), vamos al otro extremo y leemos la secuencia: -primera banda: corresponde al primer dígito del valor -segunda banda: corresponde al segundo dígito del valor -tercera banda: representa al exponente, o "números de ceros" a agregar -cuarta banda: porcentaje de tolerancia (la que habíamos identificado primero) Los colores corresponden a valores estandarizados como se detallan: Color 1º y 2º dígitos multiplicador tolerancia Negro 0 1 (x100) Marron 1 10 (x101) 1% Rojo 2 100 (x102) Naranja 3 1000 (x103) Amarillo 4 10000 (x104) Verde 5 100000 (x105) Azul 6 1000000 (x106) Violeta 7 10000000 (x107) Gris 8 100000000 (x108) Blanco 9 1000000000 (x109) Marron o nulo 1% lOMoAR cPSD|3707762 Dorado 0.1 (x10-1) 5% Plata 10% Ejemplos: 1º banda = naranja = 3 1º banda = verde = 5 1º banda = amarillo = 4 2º banda = naranja = 3 2º banda = azul = 6 2º banda = violeta = 7 3º banda = naranja = 1000 3º banda = amarillo = 100000 3º banda = marron = 10 4º banda = dorado = 5% 4º banda = dorado = 5% 4º banda = plata = 10% 33 x 1000 = 33000 ohms 56 x 100000 = 560000 ohms 47 x 10 = 470 ohms 1º banda = marron = 1 1º banda = marron = 1 1º banda = rojo = 2 2º banda = negro = 0 2º banda = negro = 0 2º banda = rojo = 2 3º banda = negro = 1 3º banda = dorado = 0.1 3º banda = dorado = 0.1 4º banda = dorado = 5% 4º banda = dorado = 5% 4º banda = dorado = 5% 10 x 1= 10 ohms 10 x 0.1 = 1 ohm 22 x 0.1 = 2.2 ohms Note que la mayoría de los valores de resistores corresponden a un patrón ya establecido para el primer y segundo dígito, (dependiendo de la tolerancia), siendo común en unidades del 5% valores para el 1º y 2º dígito de 12, 15, 22, 27, 33, 39, 47, 51, 56, 65, 75 y 82 como los más comunes.Esto es una buena guía para el caso de que nos equivoquemos y leamos las bandas de colores al revés. lOMoAR cPSD|3707762 V. BIBLIOGRAFÍA • Varios Autores. FÍSICA EXPERIMENTAL II. UTP: Pereira, 2002. • R.A. Serway. FISICA. Ed. Interamericana: Mexico, 1987.
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