GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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Puente de Wheatstone

Fundamento                              

El puente de Wheatstone es un montaje eléctrico con cuatro resistencias tal como indica la fig.1.

SOLUCIÓN

Fig1. Puente de Wheatstone

 

Fig.2. Puente de hilo

El puente de Wheatstone  está equilibrado cuando la diferencia de potencial entre los puntos A y B es nula, en esta situación, I1 representa la corriente eléctrica que pasa por R1 y también por RX ya que al ser VAB = 0, no pasa corriente por AB. Además I2 es la corriente que circula por R2 y R3.

Se cumple que.

                                            

y de las ecuaciones anteriores se deduce que.

                                                         (1)

 Desde el punto de vista práctico el puente de Wheatstone se sustituye por el puente de hilo, fig.2,  R2 y R3 se reemplazan  por un hilo de sección constante, y al ser la resistencia  directamente proporcional a la longitud de hilo, se puede escribir R2 = kL1  y  R3 = kL2. B es un cursor que se desplaza sobre el hilo y según sea su posición sobre él, así serán las resistencias R2 y R3. Para ciertas posiciones del cursor B, el potencial de A es mayor que el de B, para otras ocurrirá al revés y habrá una única posición para la que  VAB = 0  y entonces el puente está en equilibrio. Si aplicamos la ecuación (1) en las condiciones de equilibrio resulta.

                                                                

Si se conoce de antemano R1 y se miden las longitudes L1 y L2 se puede determinar el valor de la resistencia RX.

En el experimento se utiliza un puente de hilo y el cursor (que es una pinza de cocodrilo) se desplaza a lo largo del hilo y en cada posición se miden L1, L2 y el voltaje  que en unas posiciones será positivo y en otras negativo. Representando el voltaje con su signo, frente a L1 o L2 se puede determinar cuándo el puente está  en equilibrio y a partir de ahí el valor de Rx .

Fig.3.-Dispositivo real del circuito

La resistencia . Las longitudes L1 y L2 se deben medir a partir de las lecturas de la regla. Teniendo en cuenta que la pinza de cocodrilo tiene un cierto espesor y eso determina que la localización de cada longitud   no sea precisa, por eso  es necesario dar los valores de L1 y L2 con una cierta incertidumbre que debe determinar el lector.

Fotografías

Para cada una de las fotografías se anota en la tabla 1, la lectura del voltímetro en milivoltios con su correspondiente signo y los valores L1 y L2 en milímetros con su incertidumbre.

Foto 1 para toma de medidas

Foto 2 para toma de medidas

Foto 3 para toma de medidas

Foto 4 para toma de medidas

Foto 5 para toma de medidas

Foto 6 para toma de medidas

Foto 7 para toma de medidas

Foto 8 para toma de medidas

    Tabla 1

Lecturas del Voltímetro

DV/mV

Longitud

 L1 / mm

   Longitud

       L2/mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráficas

Primera parte

Emplee los valores de la Tabla 1 sin sus incertidumbres:

a) Represente la diferencia de potencial entre A y B, expresada en milivoltios, en el eje de ordenadas y L1 en el eje de abscisas. Determine la ecuación de la recta ya partir de ella el valor de L1 para el puente en equilibrio.

b) Represente la diferencia de potencial entre A y B, expresada en milivoltios, en el eje de ordenadas y L2 en el eje de abscisas. Determine la ecuación de la recta ya partir de ella el valor de L2 para el puente en equilibrio.

c) Calcule el valor de RX, empleando la ecuación (1).

 

Segunda parte

c) Represente ahora la diferencia de potencial en milivoltios en el eje de ordenadas y en el eje de abscisas los valores menores de L1 y en la misma gráfica los valores mayores de L1. Obtendrá dos rectas. Determine la ecuación de cada una de ellas y halle el valor de L1 con su incertidumbre.

d) Represente ahora la diferencia de potencial en milivoltios en el eje de ordenadas y en el eje de abscisas los valores menores de L2 y en la misma gráfica los valores mayores de L2. Obtendrá dos rectas. Determine la ecuación de cada una de ellas y halle el valor de L2 con su incertidumbre.

e) Calcule el valor de RX con su incertidumbre, teniendo presente que