P. P. Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica __________________________________________________________________________________

Guía de Medidas Eléctricas

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y

FORMALES

SESION 06: MEDICION DE RESISTENCIAS: EL PUENTE DE WHEATSTONE

I. OBJETIVO: Analizar en forma experimental el principio de funcionamiento del

puente Wheatstone en régimen de corriente continúa. Conocer el procedimiento de medición con el instrumento Puente de Wheatstone

para cualquier valor de resistencia. II. MARCO TEÓRICO:

Las mediciones más precisas de la resistencia se obtienen con un circuito llamado puente de Wheatstone, en honor al físico británico Charles Wheatstone. Este circuito consiste en tres resistencias conocidas y una resistencia desconocida, conectadas entre sí en forma de diamante. Se aplica una corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y se conecta un galvanómetro como detector de cero a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que circulan por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el paso de corriente por el galvanómetro. Variando el valor de una de las resistencias conocidas, el puente se puede ajustar a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir de los valores de las otras resistencias. Se emplean puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia de los componentes de un circuito. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Estos puentes se suelen denominar puentes de corriente alterna porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua. A menudo los puentes se nivelan con un timbre en vez de un galvanómetro, que cuando el puente no está nivelado emite un sonido que corresponde a la frecuencia de la fuente de corriente alterna; cuando se ha nivelado no se escucha ningún tono.

Donde el valor de Rx, se obtendrá cuando el puente este equilibrado, es decir que la corriente que pasa por el galvanómetro es cero, entonces Rx será igual a:

Comercialmente este circuito se complica un poco ya que se deben hacer mediciones exactas en un amplio campo de valores.

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Si la Rx es de un valor muy pequeño y R1 ,R2 y R3 son de un valor elevado es difícil encontrar el equilibrio, por lo que debemos emplear un puente con varios alcances de medida. En un instrumento comercial el Puente de Wheatstone, la relación R2/R1 se controlará mediante un dial (Factor del dial Multiplicador) que cambia esta relación por décadas, es decir factores de 10; así la relación se puede ajustar a 10-3, 10-2, 10-1, 1, 10, 102, etc. La variación de la resistencia R3 se logrará con cuatro reóstatos de décadas para hacer el ajuste fino de la medida (El valor total de medición de los DIALES). Entonces la resistencia desconocidad de valor Rx, será igual a:

Rx = (Factor del dial Multiplicador) x (El valor total de medición de los DIALES)

III. ELEMENTOS A UTILIZAR

- 08 resistencias distintas - conductores para la conexiones - 01 puente de Wheatstone - 01 multímetro digital - 04 resistencias variables de 44 ohmios, 4.4 A - 01 variac - 01 puente de diodos - 01 galvanómetro

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE PUENTE DE WHEATSTONE

a) Se comprobará el funcionamiento del puente de Wheatstone, armando el siguiente circuito para medir distintas resistencias, de manera de apreciar el uso y funcionamiento del instrumento.

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Circuito 1

b) La fuente de tensión se calibrara a 10 V, R1 será 15 ohmios y R2 será 30

ohmios valores constantes para todas las mediciones, el valor de R3 se irá variando hasta equilibrar el puente, es decir que el galvanómetro marque cero exacto.

c) Se medirá 08 resistencias de valores aleatorios Rx., completándose la siguiente tabla.

Tabla 1

Nº

Valor indicado por el instrumento Ohmimetro

Valor indicado por el puente de

Wheatstone fabricado

Valor indicado por el instrumento Puente de

Wheatstone

1 2 3 4 5 6 7 8

UTILIZACIÓN DEL INSTRUMENTO DE PUENTE DE WHEATSTONE

d) Preparación del instrumento 1. Confirme que el galvanómetro indique "0" abriendo los terminales de Rx y

empujando el botón BA sin empujar el botón GA. Si el galvanómetro no indica" O", ajuste el punto cero el ajustador de cero. Deje de presionar el botón BA

2. Confirmar que el interruptor selector de fuente de alimentación este situado en " INT BA.", lo que nos indica que se esta utilizando la batería interna del instrumento.

e) Medida de la resistencia 1. Aplique la resistencia desconocida a los terminales de Rx. 2. Regule el dial Multiplicador de escala al rango apropiado de acuerdo a la tabla

2

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Tabla 2.- Regulación del Dial Multiplicador Rx MULTIPLIQUE

menos de 10 Ω 0.001 10 Ω ~ 100 Ω 0.01 100 Ω ~1k Ω 0.1 1k Ω ~10k Ω 1

10 k Ω ~100 k Ω 10 100k Ω ~1M Ω 100 1M Ω ~10M Ω 1000

3. Presione el botón del interruptor BA .Luego presione el botón del interruptor

GA por un momento para verificar a cual dirección + o – se reflecta el galvanómetro. Cuando el indicador se desvía al lado +, incremente la escala de medida del dial, y cuando el indicador se desvía al lado – disminuya la escala de medida del dial. Ajuste los diales de medida hasta que el galvanómetro indique cero “0”. Entonces, el valor de resistencia desconocido es medido por la siguiente ecuación.

Rx = (Factor del Multiplicador) x (El valor total de medición de los DIALES) [ohm]

c) Medir con el instrumento del Puente de Wheatstone las mismas resistencias que se midieron con el Puente de Wheatstone casero, y completar la tabla 1.

V CUESTIONARIO

1. Hacer una tabla de valores dando los errores absolutos y relativos porcentuales con respecto a cada medición. En forma tabulada dar la divergencia o diferencia de valores teórico y experimentales, indicando el error absoluto (Valor teórico – Valor experimental) y relativo porcentual.( (Valor teórico – Valor experimental)/Valor teórico)

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

3. Explique el procedimiento correcto para la medición de una resistencia, con el instrumento Puente de Wheatstone. Dibuje el esquema de conexión.

4. Explique el procedimiento correcto para la medición de una resistencia, con el instrumento ohmimetro. Dibuje el esquema de conexión.

5. ¿Qué otros tipos de Puentes de medición existen de corriente continua? EXPLIQUE CADA UNO.

6. ¿Qué otros tipos de Puentes de medición existen de corriente alterna? EXPLIQUE CADA UNO.

7. ¿Por qué es necesario utilizar una fuente externa cuando los valores a medir son superiores a 10K?

8. ¿Qué instrumentos nos permiten conocer le valor de las resistencias?

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una.

VII BIBLIOGRAFIA: Indique la bibliografía utilizada o la pagina web.

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