FÍSICA - Trabajo Práctico

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Parte b): Medición de resistencias con un puente de Wheatstone

En esta experiencia armaremos un puente de Wheatstone que sirve para medir resistencias. El puente se encuentra en equilibrio cuando por la rama del galvanómetro no circula corriente, cumpliéndose la siguiente relación:

R1. R3 = R2. R

Donde R1 y R2 son resistencias conocidas, R3 se la iba variando hasta que en el galvanómetro se llegó a observar casi 0, momento en el cual la resistencia de protección se retira para conseguir la corriente más baja posible y con mayor precisión, para poder considerar que el puente se encontraba en equilibrio y utilizar la ecuación para calcular la resistencia desconocida R.

[pic 4]

Materiales Utilizados:

-Una fuente

-Dos resistencias de un valor fijo

-Una resistencia variable

-Un galvanómetro

-Una resistencia de protección o limitante de corriente

-Una resistencia de valor desconocido

-Un multímetro utilizado para la medición de las resistencias fijas

Procedimiento:

Se midieron las resistencias “incognitas” con el “tester” a una corriente de prueba de 0,02A, para después comprar con los valores que obtendremos mediante la experiencia.

-Resistencia chica (Ra): 93,1Ω

-Resistencia grande (Rb): 1044 Ω

Propagamos los errores usando la tabla dada por el fabricante:

- ΔR = (0.7%x93,1Ω) + 1*0,1= 0.7Ω

= (93,1± 0,1) Ω[pic 5]

- ΔR =(0.7%x1044Ω) + 1*1= 7Ω

= (1044± 7) Ω[pic 6]

Ahora se procederá a medir las resistencias de modo experimental, se eligió una configuración de resistencias con tal de que la resistencia incógnita pueda ser correctamente medida con el empleo de la resistencia variable.

Resistencia Incógnita 1

Utilizando los valores R1=88,5Ω, R2= 89,4Ω y R4=92,6Ω

[pic 7]

Resistencia Incógnita 2

Utilizando los valores R1=88,5Ω, R2= 89,4Ω y R4=972Ω

[pic 8]

CONCLUSIÓN:

Con el trabajo realizado concluimos que al medir caídas de potencial sobre una resistencia, debemos tener en cuenta el orden de magnitud de la misma en comparación con la resistencia interna del voltímetro. En caso de estar en el mismo orden (MΩ) la medición se ve afectada rotundamente.

El circuito del puente de Wheatstonepara medir resistencias son muy confiables, pero el método es más preciso cuando los valores de las resistencias implicadas se conocen con una gran precisión. En muestro caso el Rx1 nos dio un valor muy cercano al valor medido con el multímetro y el Rx2 no tanto, creemos que la diferencia fue que este caso no logramos el cero en la indicación del galvanómetro.

Es fácil comprobar empíricamente la dependencia de la resistencia eléctricarespecto de la temperatura.

Por último como las resistencias y las fuentes de voltaje son componentes que dependen linealmente entre sí, se puede aplicar el principio de superposición para poder hacer los cálculos más sencillos.

A partir de la tabla 3 se puede apreciar que la relación entre la corriente y la tensión no es lineal. Estos resultados contradicen lo que nos indica la ley de Ohm de que la relación entre la corriente y la tensión, siempre que la resistencia eléctrica sea constante, es lineal. Esto se debe a que al incrementar la intensidad de corriente aumenta la temperatura y la resistencia eléctrica se hace mayor (ρ (T) = ρ0 (1+α∆T) siendo α=∣T0). La variación de la resistencia es la que produce que el grafico de I vs V no sea el de una función lineal y se parezca más al de una conexión, ya que la tensión se incrementa más rápidamente que la corriente.[pic 9]

c) Mediciones de tensión con un multímetro:

Materiales:

- Multímetro (SOAR 3520)

- Tres pares de resistencias con misma resistividad teórica cada uno

- Cables

- Fuente de corriente continua (CD 4303-D)

Procedimiento:

Se armó un circuito correspondiente al de un divisor resistivo, formado por una fuente de corriente continua a 10 V de tensión, y dos resistores con la misma resistencia teórica. Esta configuración se implementó para tres pares de resistencias de las mismas características.

Se utilizó el multímetro para medir la caída de tensión en el resistor R2 ubicando el polo positivo más cercano al polo positivo de la fuente y viceversa para el polo negativo del tester.

Idealmente, la caída de potencial en R2 se puede medir armando un circuito (Fig. 2) y utilizando un multímetro.

[pic 10][pic 11]

La caída de potencial en R2 se calcula idealmente a partir de la siguiente expresión:

[pic 12]

Teniendo en cuenta que el multímetro posee una resistencia interna (Rint = 10 según el fabricante) se armó el siguiente circuito (Fig 3), y se midió la caída de tensión de R2 para cada par de resistencias.[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

Para hacer los cálculos teóricos en el modelo real, es decir, tomando en cuenta la resistencia interna del multímetro, se utilizó la siguiente ecuación:

[pic 16]

Con , la .[pic 17][pic 18]

Resultados:

-Experimentalmente,