GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

Puente de Wheatstone

Fundamento                              

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

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 R_X ya que al ser V_AB = 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  V_AB = 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 R_X.

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

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

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 R_X, 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 R_X con su incertidumbre, teniendo presente que