Laboratorio de Fsica III - UNMSM

CUESTIONARIO1. Justifique la expresin (4) utilizando las leyes de Kirchhoff.Para verificar este enunciado usaremos:

Ley #01: "Regla de los Nudos: La suma de las corrientes que llegan a un nudo es igual a la suma de las corrientes que salen del nudo.

Ley #02: "Regla de las Mallas: La suma algebraica de las fuerzas electromotrices en una malla es igual a la suma algebraica de la cada de potencias (Ri) en la misma malla.

Si tenemos la siguiente grafica entonces para Kirchoff.

Por la primera ley : En el punto A I = I1 + I2 Pero por estar en serie:I3 = I1 y I2 = I4

Por la segunda ley la cantidad de potencia es ceroHallamos en sentido horario los circuitos:- I1 R1 + I2 R2 = 0-I3 R3 + I4 R 4= 0Entonces tenemos: (1)

(2)

Dividimos 1 entre 2

Queda:

Como se trata de un mismo conductor la resistividad y el rea transversal es lo mismo que: (3)

La resistencia de un conductor homogneo en funcin de su resistividad, esta dado por la relacin: (4)

Si reemplazamos (3) en (4) obtenemos:

2. Cules cree que han sido las posibles fuentes de error en la experiencia realizada?Esta experiencia fue netamente virtual con el sistema Unitr@in de divisor de tensin. Y de manera anloga solo algunas conexiones en la tarjeta.Los errores posibles en esta experiencia son: Error al hacer las conexiones en la tarjeta del sistema lo cual nos dara mediciones errneas en los instrumentos virtuales. Olvidar darle los ajustes indicados, en la gua, a los instrumentos virtuales. En el clculo al tomar valores tericos que nos dan en el manual cuando en realidad los reales son distintos como por ejemplo en la parte en la que indica que la fuente nos brinda un voltaje de 15v tericamente pero al hacer las mediciones lo real es 14.3v. Esto puede darnos resultados errneos en los clculos y al comparar valores tericos y experimentales existira un margen de error.

3. Cmo cree que podra evitar estas fuentes de error?Estar atentos al hacer las conexiones y verificarlos con el grupo para evitar mediciones errneas.

No olvidar proporcionar los ajustes que nos indican en la gua para la parte de mediciones.

Para evitar el tercer error podramos medir, previamente a la experiencia y clculos, con un voltmetro el voltaje que nos entrega la fuente o tambin sumar lo podemos verificar al sumar las tensiones parciales U1 Y U2 que nos daran el voltaje que nos entrega las fuente.

Y existen algunos errores ms posiblemente, que podran evitarse, pero algunas veces estos errores no son tan observables por el experimentador.

4. Explique Ud. qu condiciones fsicas existen cuando no pasa corriente por el galvanmetro.Fsicamente, al estar los puntos a y b al mismo potencial, elctricamente constituyen un mismo punto dentro del circuito, y por la configuracin, R1 y R3 as como R2 y RX se encuentran respectivamente en paralelo, dos a dos. Al estar estos pares de resistencias en paralelo, sus cadas de tensin son iguales, por tanto, como la intensidad del galvanmetro es nula, la intensidad de corriente en R2, es igual a R1, entonces, por el principio de equilibrio, en ambos ramales la cada de tensin es igual al producto de las corrientes que pasan por cada una de las resistencias, es igual a:

A partir de estas ecuaciones se puede ya determinar el valor de la resistencia desconocida en funcin de las otras cuyo valor se conoce.

Se concluye que: Existe igualdad potencial entre los terminales del galvanmetro. La corriente circula por la resistencia y no por el galvanmetro. La escala del galvanmetro est en la posicin de menor sensibilidad.

5. Cules son los factores que influyen en la precisin del puente de Wheatstone al tratar de conocer el valor de una resistencia desconocida? Por qu?Como hemos explicado en lo referentea errores en la presente prctica, algunos de los factores que influyen en la precisin del puente, lo constituyen, entre otros, las fluctuaciones de corriente y tensin, y que, como sabemos al momento de aplicar la frmula, hacen variar la diferencia de potencial de las resistencias, y por consiguiente el valor de estas tambin se altera. Porotra parte, tambin influye elmodo sustancial, la precisin en la lectura de la regleta que reemplazan a dos de las resistencias, ya que una mala lectura conlleva a un errneo reemplazo de valores resultantes de malas mediciones, lo que por consiguiente mostrar un resultado muchas veces incompatible con el valor real.

6. Cul sera la mxima resistencia que se podra medir con el puente de Wheatstone?La mxima resistencia que puede medirse con el circuito tipo puente es dependiente de los valores de las resistencias obtenidas por la distancias en el hilo de tungsteno, el cual se debe medir (en longitud), esto es:

De esta ecuacin, se desprende que para que el valor de la resistencia RX logre su valor mximo, el valor de R1 debe ser lo ms grande posible, y que a su vez, el valor de L2 y L1 deben ser lo ms grande y ms pequeo posible respectivamente, y ya que:

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 ser la resistencia del mismo.Todo lo anterior se cumple desde el punto de vista matemtico, ya que desde el punto de vista fsico, debemos expresar que el valor del voltaje que entrega la fuente debe ser relativamente alto, en tanto que los valores de las resistencias no deben exceder un determinado rango, ya que de ser el valor de RX muy grande, ste puede actuar dentro del circuito como un aislante, de modo que el circuito quede abierto elctricamente.

7. Por qu circula corriente por el galvanmetro cuando el puente no est en condiciones de equilibrio? Explique detalladamente.Si se observa un valor de corriente en el galvanmetro G entre los puntos C y D entonces las resistencias de la rama ACB (R1 y R3) no se encuentra en la misma relacin o proporcin que la resistencia de la rama ADB (R2 y R4) es decir:

Por consiguiente la diferencia de potencial entre AC es distinta que AB (UAC UAD) lo mismo que CB y DB (UCB UDB). Ya que el voltaje entre AB (UAB) es el mismo para ambas ramas entonces solo queda hacer mediciones con el voltmetro en AC luego AD y hacer comparaciones. Si la proporcin de resistenciasR1:R3 y R2:R4 son iguales entonces la lectura del galvanmetro ser cero por que el potencial en el punto C es el mismo que el punto D.

8. Cules son las ventajas y desventajas de usar el puente? Por qu?Las Ventajas son:

- La medida de las resistencias, reside en que tal medida es completamente indiferente a la actitud que pueda tomar el instrumento empleado para obtenerlo.

- Cuando la aguja est en posicin cero se libra de todo error relacionado con la circulacin de corriente.

- La indicacin cero, resulta ms aguda y se precisa una menor intensidad de corriente a travs de todos las ramas del puente con la disposicin y el tamao de los componentes que lo forman puede ser menor sin peligro de sobre calentamiento y averas.

- Estos instrumentos nos indican el momento cuando se encuentra en equilibrio, y el instante en que no circula corriente por el circuito.

Las Desventajas son:

- La resistencia que se va a utilizar debe ser de la menor tolerancia que se pueda hallar.- La precisin a la que se llega no es un porcentaje exacto.

DISCUSIN DE RESULTADOS La mxima resistencia que puede medirse con el circuito tipo puente es dependiente de los valores de las resistencias obtenidas por la distancias en el hilo de tungsteno. Como se trata de un mismo conductor la resistividad y el rea transversal es lo mismo Las diferencias de potencial son diferencias (restas) entre los potenciales de dos puntos. El puente de Wheatstone es el primer tipo de puente de medida que se utiliz y es tambin el de uso mas frecuente. Un circuito es igual a la suma de las corrientes que salen de ese punto.