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• Juan Eduardo Sanchez Tarazona

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS REPORTE DE LABORATORIO DE FISICA III CUESTIONARIO DE LA PRÁCTICA N° 07: PUENTE DE WHEATSTONE

I.- APELLIDOS Y NOMBRES: SANCHEZ TARAZONA JUAN EDUARDO 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. Las posibles fuentes de error pudieran ser: ✓ Error en la calibración del curso que se desplaza sobre el puente para un resultado mas exacto. ✓ Un pequeño margen de error en la lectura de los valores de las longitudes del hilo ✓ Lectura del galvanómetro, cuando este aun no haya marcado 0 ✓ El calculo al tomar valores teóricos ✓ Estas se podrían evitar verificando todas las conexiones que sean adecuadas antes de realizar el experimento, que haya un buen contacto entre los conectores, que el galvanómetro este calibrado correctamente, además colocar el cocodrilo adecuadamente al hilo de la regla para tener una medición precisa.

2.- Mencione los factores que influyen en la precisión del puente de Wheatstone al tratar de conocer el valor de una resistencia desconocida. Como hemos explicado en lo referente a errores en la presente práctica, algunos de los factores que influyen en la precisión del puente, lo constituyen, entre otros, las fluctuaciones de corriente y tensión, y que, como sabemos al momento de aplicar la fórmula, hacen variar la diferencia de potencial de las resistencias, y por consiguiente el valor de estas también se altera. Por otra parte, también influye el modo sustancial, la precisión en la lectura de la regleta que reemplazan a dos de las resistencias, ya que una mala lectura conlleva a un erróneo reemplazo de valores resultantes de malas mediciones, lo que por consiguiente mostrará un resultado muchas veces incompatible con el valor real.

3.- Mencione 5 aplicaciones del puente de Wheatstone en la industria. Una aplicación muy interesante del puente Wheatstone en la industria es utilizarlo. 1. Como sensor de temperatura. 2. Sensor de presión. 3. Los sistemas de distribución de energía eléctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en las líneas de distribución. 4. Utilizando en el puente una LDR o fotorresistencia se utiliza para aplicaciones en circuitos donde se necesita detectar la ausencia de luz de día. 5. En el desarrollo de galgas extensométricas utilizadas para comprobar el asentamiento de construcciones de hormigón.

4.- la resistividad del material (alambre) influye en los valores de la lectura en el puente de Wheatstone, explique. La precisión a la hora de medir una resistencia desconocida con el puente Wheatstone depende exclusivamente, de la sensibilidad del galvanómetro o de cualquier otro aparato indicador que se utilice. Porque las exactitudes de los valores en la comparación entre ellos dependerán del correcto funcionamiento del aparato indicador (galvanómetro) 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) La máxima resistencia que puede medirse con el circuito tipo puente es dependiente de los valores de las resistencias obtenidas por la distancia en el hilo de tungsteno, el cual se debe medir (en longitud), esto es:

RX =

R1(L2) L1

De esta ecuación, se desprende que para que el valor de la resistencia RX logre su valor máximo, el valor de R1 debe ser lo más grande posible, y que, a su vez, el valor de L2 y L1 deben ser lo más grande y más pequeño posible respectivamente, y ya que:

R =   AL  Se deduce entonces que los valores de L2 y L1 son directamente proporcionales a la distancia medida en el hilo de tungsteno, esto es, cuando mayor sea dicha longitud, mayor será la resistencia del mismo. 6.- Explique detalladamente las condiciones físicas que existen cuando no pasa corriente por el galvanómetro.

Circula corriente por que las diferencias de potencial en los dos puntos de contacto del galvanómetro(A) son diferentes (explicamos mejor en el siguiente ejemplo) Para entender el funcionamiento de este circuito es necesario remarcar que las diferencias de potencial son diferencias (restas) entre los potenciales de dos puntos. Para conocer la diferencia de potencial entre dos puntos A y B, se pueden medir por separado las tensiones respecto a un tercer punto de referencia, C, y restarlas. Este método se usa mucho en la práctica y el punto de referencia común a todo un circuito suele llamarse masa, y diremos que este punto de referencia puede tener cualquier valor por lo que tomaremos como tensión de referencia el punto de masa a 0 voltios. Observa que en el caso de las alturas no nos importa a que altura está el punto C si conocemos las diferencias de altura de A y B respecto a C. Volviendo a nuestro circuito puente se cumple como hemos dicho: VAB = VAC - VBC = (VA-VC) - (VB-VC) = VA - VC -VB + VC = VA - VB I1 = V/ (R1 + R3) => VAC= I1 x R3 = V x R3 / (R1+ R3) I2 = V/ (R2 + R3) => VBC= I2 x R4 = V x R4 / (R2+ R4) VAB = VAC - VBC = V x [(R3 / (R1+ R3)) - (R4 / (R2+ R4))]

Se dice que el puente está equilibrado cuando la tensión en el punto A VA es igual a la tensión en el punto B, VB entonces VAB = 0. Supongamos pues que nuestro puente está equilibrado VAB = 0. En nuestra última fórmula y marcado en azul claro vemos dos términos que se restan, si esos dos términos son iguales entonces VAB = 0 R3 / (R1+ R3) = R4 / (R2+ R4) Operando R3 x (R2+ R4) = R4 x (R1+ R3) → R3 x R2+ R3 x R4 = R4 x R1+ R4 x R3 R3 x R2+ R3 x R4 = R4 x R1+ R4 x R3 R3 x R2= R4 x R1 o R1 / R2 = R3 / R4 7.- Mencione 3 ventajas y 3 desventajas de usar el puente de Wheatstone. VENTAJAS Los cambios en las resistencias se determinan normalmente mediante el puente de Wheatstone. 1. El puente de Wheatstone al formar parte de un circuito logra estabilizar en una nueva posición de equilibrio a un transmisor de equilibrio de fuerzas con detector fotoeléctrico. 2. El puente de Wheatstone de un Sensores LEL diseñado para medir metano mide la diferencia entre la resistencia de ambos elementos. 3. Sensor mide de forma eficaz el calor liberado cuando se quema un gas. DESVENTAJAS El sensor tipo Strain Gauge está compuesto de un puente Wheatstone y presenta las siguientes desventajas: 1. Sensor muy vulnerable a sobre extensión, lo que no le permite volver a su "cero originales" y en el peor de los casos, se destruye 2. Destrucción del sensor en muchos casos con tan solo 50% de sobre- carga. 3. Destrucción del sensor por vibraciones y/o choques. 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?

Caja de Resistencia R1 (Ohm)

100 200 300 200 300 50

Longitud del hilo L1 (cm.)

L2 (cm.)

77,2 77,0 65,1 21,9 11,2 28,5

22,8 23,0 34,9 78,1 88,8 71,5

Resistencia medida Porcentaje de error (Ohm) ((Et – Eexp )/ Et) x 100 Con el Código de Equipo Colores 338,60 330 ± 0,1 669,60 680 ± 0,1 563,04 560 ± 0,1 56,08 51 ± 0,1 37,84 39 ± 0,1 19,93 21 ± 0,01

-2,6 1,53 -0,54 -9,96 2,97 5,09

7.-Mencione 4 conclusiones.

1. El puente de Wheatstone da un aceptable porcentaje de seguridad o exactitud en las mediciones realizadas. 2. La lectura de datos, medición de longitudes, todos estos factores influyen al momento de utilizar el puente de Wheatstone y pueden determinar parte del error en las mediciones. 3. Una ventaja del puente de Wheatstone es que cuando el galvanómetro marca cero el sistema se libra de todo el error causado por la circulación de la corriente 4. Las leyes enunciadas por Gustav Kirchhoff sirven para encontrar la corriente en las ramas del circuito del puente Wheatstone debido a la forma del circuito y a los datos que podíamos tener al inicio los cuales serían las resistencias.