El Puente de Wheatstone Para La Medicion de Resistencias

7/22/2019 El Puente de Wheatstone Para La Medicion de Resistencias

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EL PUENTE DE WHEATSTONE PARA LA MEDICION DE

RESISTENCIAS

I. OBJETIVO:

Analizar en forma experimentalmente el principio de funcionamiento delpuente de Wheatstone en rgimen de corriente continua.Conocer el procedimiento de medicin con el instrumento Puente deWheatstone para cualquier valor de resistencia.

II. MARCO TEORICO:

La topologa del Puente de Wheatstone es la mostrada en laFigura 3.

Las resistencias R1 y R3 son resistencias de precisin, R2 es unaresistencia variable calibrada, Rx es la resistencia bajo medicin y G esun galvanmetro de gran sensibilidad.Si variamos R2 hasta que el galvanmetro indique cero corriente,

se cumplir que:

Este circuito se conoce con el nombre de puente deWheatstone. El primero que dise un circuito como ste fue S.Hunter Chistie en 1833, pero su uso no se generaliz hasta que CharlesWheatstone lo emple para medir resistencias en 1843.Por lo general, la configuracin con la que se representa estecircuito es la mostrada en la Figura 4, y la condicin de equilibrio delPuente, cuando la corriente por el galvanmetro es igual a cero, estdada por la expresin:


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9.3 FACTORES DE LOS QUE DEPENDE LA EXACTITUD DEL PUENTE.

La exactitud y precisin con la que determinemos el valor de Rxde una resistencia con un puente de Wheatstone dependen de lossiguientes factores:

1.- De la exactitud y precisin de las otras tres resistencias queconstituyen el puente. Si Rx est dada por la expresin:

El error relativo de Rx en funcin de los errores relativos de lasresistencias est dada por la expresin:

2.- De los valores de las resistencias de precisin R1 y R3.Cuanto menores sean los valores nominales de dichas resistencias,mayores sern las corrientes en el circuito, y ser ms simpledetectar variaciones de las mismas.

3.- Del valor de la fuente E. Cuanto mayor sea dicho valor,mayores sern las corrientes en el circuito, por lo que ser ms simpledetectar variaciones en sus valores. Debido a las condicionesimpuestas sobre la batera y las resistencias, se tienen que realizar losdiseos tomando en cuenta las limitaciones de potencia de estasltimas.4.- De la sensibilidad del galvanmetro. Cuanto mayor sea dichasensibilidad se podr apreciar mejor la corriente ig, y por lo tanto sepodrn ajustar las resistencias con ms precisin para que la corrientesea cero.SENSIBILIDAD DEL PUENTE DE WHEATSTONE.

La sensibilidad del puente de Wheatstone se define como elnmero de divisiones que deflecta el galvanmetro cuando se produceuna variacin en la resistencia incgnita (Rx) o en la resistencia deajuste (R2).La sensibilidad del puente viene dada por:

Para hallar experimentalmente la sensibilidad del puente seproduce una variacin de Rx, se observa el nmero de divisiones quedeflecta el galvanmetro y se calcula Sp aplicando la frmula anterior


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III. ELEMENTOS A UTILIZAR:

08 resistencias de diferentes valores. Conductores de conexin. 01 puente de Wheatstone.

01 Multmetro digital. 04 resistencias variables de 44 ohmios ,4.4 A. 01 variac monofsico. 01 Puente de diodos. 01 galvanmetro.

IV. PROCEDIMIENTO :

Funcionamiento del circuito de Puente de Wheatstone.

a) Se comprobara el funcionamiento del Puente de Wheatstone armando elsiguiente circuito para medir distintas resistencias de manera queapreciamos el uso y funcionamiento del instrumento.

b) La fuente de tensin se calibrara a 10 V R1 ser 15 ohmios y R2 ser 30ohmios valores constantes para todas las mediciones el valor de R 3 se iravariando hasta equilibrar el puente es decir hasta que el galvanmetromarque cero exacto.


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c) Se medir 07 resistencias de valores aleatorios Rx completndose lasiguiente tabla.

N ValorInstrumentoOhmmetro

ValorWheatstone

casero

Valor PuenteWheatstone

1 4.3 4.6 4.12 4.9 4.8 4.753 10.4 10.9 10.44 20.3 20.4 20.15 21.2 21.4 21.16 32 31.8 31.9

7 100.5 100.4 100.3

V. CUESTIONARIO:

1. Hacer una tabla de valores dando los errores absoluto y el relativoporcentual con respecto a cada medicin. En forma tabulada dar las

divergencias o diferencia de valores tericos y experimentalesindicando el error absoluto y el relativo porcentual.

Paraobtener la resistencia Rx el puente est equilibrado es decir que lacorriente que pasa por el Galvanmetro es cero entonces Rx ser igual a:

Rx = R3 (R2/R1)

N ValorWheatstone

casero

Valor PuenteWheatstone

ErrorAbsoluto

ErrorRelativo %

1 4.6 4.1 0.5 0.12%2 4.8 4.75 0.05 0.01%3 10.9 10.4 0.5 0.04%4 20.4 20.1 0.3 0.01%5 21.4 21.1 0.3 0.01%6 31.8 31.9 0.1 0.03%7 100.4 100.3 0.1 0.01%


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2. Explique el principio de funcionamiento del Puente de Wheatstone.

Elpuente Wheatstonees un circuito muy interesante y se utiliza para medir elvalor de componentes pasivos como las resistencias. Cuando el puente se

encuentra en equilibrio:R1= R2y Rx = R3 de donde....R1 / Rx = R2/ R3

Si no se conoce el valor de Rx, se debe equilibrar el puente variando el valor de R3.Cuando se haya conseguido el equilibrio Rx ser igual a R3(Rx = R3). R3 debe serunaresistencia variablecon una cartula o medio para obtener valores muyprecisos.

3. Explique el procedimiento correcto para la medicin de una resistencia

con el instrumento Puente de Wheatstone. Dibuje el esquema de conexin.

Las resistencias R1, R2 y R3 son patrones de alta estabilidad y baja tolerancia y unade ellas variables. La cuarta es la resistencia, a determinar su valor Rx. Observarque entre el punto A y B hemos conectado un galvanmetro, que es un instrumentode medida de alta sensibilidad, el cul nos indicar si hay paso de corriente atravs de l.Ajustando los patrones R1, R2 y R3 hasta que nuestro galvanmetro indique queno hay paso de corriente, en cuyo momento, claro est, el potencial en el punto A esigual al potencial en el punto B.VAB = 0 y se cumplir lo ya demostrado antes, que

R1 / R2= R3 / R4

Nuestra resistencia incgnita que en vez de R4 la hemos llamado Rx valdr:

Rx =R3x R2/ R1

R2/ R1 toma los valores .... 1000, 100, 10, 1, 0,1, 0,01, 0,001.... Es el multiplicadorRx = R3 Variable. Es el ajustador.
http://www.unicrom.com/Tut_resistenciavariable.asphttp://www.unicrom.com/Tut_resistenciavariable.asphttp://www.unicrom.com/Tut_resistenciavariable.asphttp://www.unicrom.com/Tut_resistenciavariable.asp


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4. Explique el procedimiento correcto para la medicin de una resistenciacon el instrumento Ohmmetro. Dibuje el esquema de conexin.

La principal funcin del ohmmetro es conocer el valor hmico de una resistenciadesconocida y de esta forma, medir la continuidad de un conductor y por supuesto

detectar averas en circuitos desconocidos dentro los equipos.El procedimiento es muy simple ya que se utiliza un multimetro, se coloca la perillaen ohmmetro y se procede a la medicin de la resistencia (tener cuidado con laescala).

5. Qu otros tipos de Puentes de medicin existen de corriente continua?Explique cada uno.

Puente Maxwell

Este tipo de puente se utiliza para medir una inductancia desconocida en trminosde una capacitancia conocida. Una de las ramas de relacin tiene la resistencia yuna capacitancia en paralelo; ahora se puede probar que es ms fcil escribir lasecuaciones de balance usando la admitancia de la rama 1 en vez de su impedancia.

El reajuste de la ecuacin general para el equilibrio del puente, tambin se puedeexpresar de la siguiente forma:

Puente Hay

El puente Hay difiere del de Maxwell porque tiene una resistencia R 1en serie conel capacitor patrn C1 y no en paralelo. Es evidente que para ngulos de fasegrandes, R1debe tener un valor muy bajo; por consiguiente, el puente Hay es msconveniente para mediciones de bobinas de Q alto. Las ecuaciones de equilibrio sederivan de la sustitucin de los valores de las impedancias de las ramas del puenteen la ecuacin general para el equilibrio del puente.


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Puente de Schering

El puente de schering, es uno de los ms importantes puentes de ca, se usaampliamente para la medicin de capacitores. Aunque se utiliza para la medicinde capacitancias en sentido general, es particularmente til para la medicin de

algunas propiedades de aislamiento, como ngulos de fase muy cercanos a los 90 0.El circuito bsico se muestra en la figura 5-14, y por una inspeccin general alcircuito se observa muy parecido al puente de comparacin. Ntese que ahora larama patrn solo contiene un capacitor.

Las ecuaciones de equilibrio se derivan como es habitual; por la sustitucin de losvalores correspondientes de impedancia y admitancia en la ecuacin general, seobtiene. Zx = Z2Z3 Zsub.

6. Qu otros tipos de Puentes de medicin existen de corriente alterna?Explique cada uno.

A) Puente Kelvin.

Es una modificacin del Wheatstone y proporciona un gran incremento en laexactitud de las mediciones de resistencias de valor bajo, y por lo generalinferiores a 1 ohm. Son posibles dos conexiones del galvanmetro, en el punto m en el punto n. Cuando el galvanmetro se conecta en el punto m, la resistencia Rydel alambre de conexin se suma a la desconocida Rx, resultando una indicacinpor arriba de Rx. Cuando la conexin se hace en el punto n, Ryse suma a la rama del

puente R3y el resultado de la medicin de Rxser menor que el que debera ser,porque el valor real de R3es ms alto que su valor nominal debido a la resistenciaRy. Si el galvanmetro se conecta en el punto p, entre m y n, de tal forma que larazn de la resistencia de n a p y m a p iguale la razn de los resistores R1y R2,entonces.


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B) Puente de Wien.

El puente de Wien es un tipo de oscilador que genera ondas sinusoidales sinnecesidad de ninguna seal de entrada. Puede generar un amplio rango defrecuencias. El puente est compuesto de cuatro resistores y dos capacitores. El

circuito moderno est derivado de latesis final de William Hewlett, para obtener elmaster en laUniversidad de Stanford.Hewlett, junto con David Packard fundaronla empresaHewlett-Packard.Su primer producto fue el HP 200A, un oscilador deondas sinusoidales de precisin basado en el puente de Wien. El 200A se convirtien un instrumento electrnico clsico conocido por su bajadistorsin.

La frecuencia de oscilacin est dada por:

7. Por qu es necesario utilizar una fuente externa cuando los valores amedir son superiores a 10 K ohmios?

Es necesario utilizar una fuente externa porque la batera interna del instrumento(en este caso Ohmmetro) es muy pequea, no resistira ya que la resistencia amedir va hacer elevada y el voltaje es mayor.

8. Qu instrumentos nos permiten conocer el valor de las resistencias?

Existen 2 tipos de medicin para conocer el valor de una resistencia:

- Mediciones directas.- ohmmetro - multmetro - meghmetro - puentes(Thompson, Wheatstone, etc.)

- Mediciones indirectas.-Se utiliza otro tipo de instrumentos (Nota: para medirresistencia siempre se requiere una fuente, ya sea externa o incorporada en elaparato)
http://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_(componente)http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tesishttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1ster_(grado)http://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Stanfordhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hewlett-Packardhttp://es.wikipedia.org/wiki/Distorsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Wien_bridge_classic_osc.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Wien_bridge_classic_osc.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Distorsi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hewlett-Packardhttp://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Stanfordhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1ster_(grado)http://es.wikipedia.org/wiki/Tesishttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_(componente)http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Wien_bridge_classic_osc.png


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VI. OBSERVACIONES Y CONCLUCIONES:

A. OBSERVACIONES:

Para una obtencin correcta de las lecturas del galvanmetro la aguja tieneque indicar Cero para apreciar su funcionamiento.

Se debe tener en cuenta algo muy importante que el Puente debe de estarequilibrado para la obtencin de Rx.

Verificar la conexin de las resistencias aleatorias Rx que estamosutilizando en el circuito cuyos valores vara.

No solo el Puente de Wheatstone sirve para las mediciones de resistenciasexisten otros mtodos y tipos de puentes para dicha medicin.

En la utilizacin del puente de Wheatstone tener cuidado con la regulacindel dial multiplicador para el valor de Rx.

B. CONCLUSIONES:

Debemos de conocer las formulaspara hallar Rx en forma terica y elcircuito armado nos dar en forma experimental.

En esta prctica aprendimos como hacer las mediciones de las resistenciascon el Puente de Wheatstone.

Si obtenemos clculos inexactos para el Rx a la larga pueden daar eltrabajo que estemos haciendo.

Tener en cuenta adems que los valores obtenidos del Puente caserodifieren de los valores del Puente de Wheatstone.

Es sumamente importante conocer de qu forma vamos a utilizar nuestroPuente de Wheatstone para determinar el valor de Rx.

VI. BIBLIOGRAFIA:

www.ifent.org/lecciones/electrodinamica/eldinami315.asp - 15k -

www.unicrom.com/Tut_puente_wheatestone.asp - 28k

www.monografias.com/trabajos17/corriente-electrica/corriente-electrica.shtml - 35k

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