UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SURUNTELS

Ing. Electrónica y telecomunicaciones

LABORATORIO DE FÍSICA II

EXPERIMENTO ºN3: PUENTE DE WHEATSTONE Y CIRCUITOS RC

ESTUDIANTE: CARRIOS SALAZAR, Anthony Gino.

CÓDIGO: 2013100913

PROFESOR: SAN BARTOLOME MONTENERO, Jaime Hewer

FECHA: 23/ENERO.

2015I. OBJETIVOS

Medir resistencias desconocidas utilizando el puente de wheatstone.

Estudiar el proceso de carga y descarga de un condensador.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO.

El puente de wheatstone

Circuito electrónico utilizado para medir resistencias desconocidas

CONSTITUIDO CUMPLE LA FORMULA

Rx=R1∗R3

R2

Por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia desconocida a medir (“Rx”)

INVENTADO POR

Samuel Hunter Christle en 1832 y mejorado por Charles Wheatstone en 1843

III. MATERIALES.

CIRCUITO RC

CARGA DE UN CONDENSADOR rimera ley

DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Carga en cualquier instante de tiempo.

Q=Q 0¿)

SE OBTIENE

El voltaje del condensador en función del tiempo.

V 0=V 1(1−e−(t−t0 )

RC )

Descarga en cualquier instante de tiempo.

Q=Q 0∗e−(t−t0 )/RC

El voltaje del condensador en función del tiempo.

V 0=V 1∗e−(t−t0 )

RC

SE OBTIENE

01PUENTE DE WHEATSTONE CABLES DE CONEXIÓN

01 FUENTE DE PODER RESISTENCIAS

TARJETA DE EXPERIMENTACIÓN

MULTIMETRO

IV. PROCEDIMIENTO

PUENTE DE WHEATSTONE Se instaló el puente de wheatstone como en la figura siguiente:

Se encendió la fuente y se equilibró el puente de wheatstone se calibro de tal manera que se deba obtener valores negativos como positivos en la lectura del multímetro, se tomó los valores de las resistencias conocidas y las longitudes L1 Y L2.

Utilizando el multímetro se midió la resistencia desconocida se llenó la tabla 1

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Con la fuente apagada se construyó el circuito de carga y descarga de un condensador con el de la imagen:R1=100KΩ, R2=330Ω, C=2.2uF

Se inició el software 3B NetLab, se inició la lectura de datos y se cerró el circuito del conmutador para la carga del condensador, lo mismo para la descarga del condensador. El software grafico los resultados de la lectura.

Se seleccionó todos los datos de carga, teniendo en cuenta que el cursor izquierdo marque voltaje cero, se ajustó los datos a la ecuación de carga, considerando el tiempo de carga conocido e igual al tiempo que marca el cursor izquierdo.

Se seleccionó todos los datos de descarga, teniendo en cuenta que el cursor izquierdo marque voltaje máximo a partir del cual se descarga el condensador,Se ajusta los datos a la ecuación de descarga considerando el tiempo inicial conocido e igual al tiempo que guarda el cursor izquierdo.

V. DATOS EXPERIMENTALES

PUENTE DE WHEATSTONE

R1Ω V mv L1 mm L2mm RxΩ50 -1200 100 ± 0.5 900 ± 0.5 45050 -610 200 ± 0.5 800 ± 0.5 20050 -180 300 ± 0.5 700 ± 0.5 116.6750 320 400 ± 0.5 600 ± 0.5 7550 830 500 ± 0.5 500 ± 0.5 5050 1340 600 ± 0.5 400 ± 0.5 33.3350 1840 700 ± 0.5 300 ± 0.5 21.4350 2340 800 ± 0.5 200 ± 0.5 12.5050 2840 900 ± 0.5 100 ± 0.5 5.56

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

CARGA DE UN CONDENSADOR

DESCARGA DE UN CONDENSADOR

VI. ANALISIS DE DATOS

PUENTE DE WHEATSTONE

RX=R1∗R3

R2=

R1∗K L2K L1

RX=R1∗L2

L1

De los datos anteriores:

L1=100 y L2 = 900

R x=50×900100 = 450Ω

L1=200 y L2 = 800

R x=50×800200 = 200 Ω

L1=300 y L2 = 70

R x=50×700300 = 116.67 Ω

L1=400 y L2 = 600 Ω

R x=50×600400 = 75 Ω

L1=500 y L2 = 500

R x=50×500500 = 50 Ω

L1=600 y L2 = 400

R x=50×400600 = 33.33 Ω

L1=700 y L2 = 300

R x=50×300700 = 21.43 Ω

L1=800 y L2 = 200

R x=50×200800 = 12.50Ω

L1=900 y L2 = 100

R x=50×100900 = 5.56Ω

Con el método de los mínimos cuadrados hallamos las ecuaciones L1 (mm) VS V (mv) y L2 (mm) VS V (mv) respectivamente.

b=∑ x2 .∑ y−∑ x .∑ xyn .∑ x2−¿¿¿

L1mm VOLTAJE100±0.5 -1200

200±0.5 -610

300±0.5 -180

343±0.5 320

400±0.5 830

500±0.5 1340

600±0.5 1840

700±0.5 2340

800±0.5 2840

900±0.5 -1200

b=(2850000 ) (7.52 )−(4500)(6767)

(9 ) (2850000 )−(4500)2=−1.67027

m=9 (6767 )−(4500)(7.52)(9 ) (2850000 )−(4500)2

=0.00501

y=0.00501 x−1.67027

b=(2850000 ) (7.52 )−(4500)(753)

(9 ) (2850000 )−(4500)2=3.34139

m=9 (753 )−(4500)(7.52)(9 ) (2850000 )−(4500)2

=−0.00501

L2mm VOLTAJE

900±0,5 -1200

800±0,5 -610

700±0,5 -180

657±0,5 320

600±0,5 830

500±0,5 1340

400±0,5 1840

300±0,5 2340

200±0,5 2840

100±0,5 -1200

y=−0.00501+3.34139

Hallaremos las longitudes L1 y L2 cumpliendo la condición de equilibrio del puente de wheatstone.

Hallamos L1:y=0.00501 x−1.67027

Remplazamos L1 en x

0=0.00501∗L1−1.67027

L1=¿333.87 mm

Hallamos L2

y=−0.00501+3.34139

Remplazamos L2 en x

0=−0.00501∗L2+3.34139

L2=666.44mm

Compare su resultado con la lectura de Rx de la tabla 1 , usando el error porcentual.

Rx=(50 )∗( 664334 )=99.7Ω

E%=¿)*100%Valor experimental=¿100Ωvalor teorico=99.7

E%=¿)*100%E%=0.3%

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

CARGA DE UN CONDENSADOR.

Del ajuste realizado a la curva de carga del condensador en el software 3B NetLab se obtiene la ecuación.

A∗(1−exp (B∗(t−t0 ) ))+c

A∗¿

Donde:

A: voltaje aplicado=5.6928V

B: tiempo de carga = −1RC=−4.44

C: 0.1703

t 0: tiempo en laque comiensalacarga=1.792

DESCARGA DE UN CONDENSADOR.

Del ajuste realizado a la curva de carga del condensador en el software 3B NetLab se obtiene la ecuación.

A∗(1−exp (B∗(t−1.602 ) ) )+c [−5.9383 ;−808.24 ;5.8522]

Donde:

A: carga del condensador antes de la descarga=-5.9383V

B: tiempo de descarga del condensador=-808.24

C=5.8522

VII. CUESTIONARIO 1. De acuerdo a las ecuaciones de carga y descarga de, explique

qué ocurre con el proceso de carga y descarga del condensador cuando se varia el valor del factor RC. R//=

Ecuación de carga del condensador en cualquier instante del tiempo:

Q=Q 0¿)

Ecuación de descarga del condensador en cualquier instante de tiempo.

Q=Q 0e−(t−t0 )

RC

El factor RC en las dos ecuaciones, son inversamente proporcional a la rapidez de carga o descarga. A mayor valor de RC, menor será el tiempo de carga o descarga del condensador

2. Explique la utilidad de los condensadores en 2 aplicaciones tecnológicas en las industrias.

R//=

Los condensadores tienen muchas aplicaciones. Como su capacidad depende de la sección entre las placas, se pueden construir condensadores de capacidad variable, como los utilizados en los mandos de sintonización de un aparato de radio tradicional. En estos aparatos, al girar el mando, se varía la superficie efectiva entre placas, con lo que se ajusta su capacidad y, en consecuencia, se sintoniza una frecuencia de una emisora. Del mismo modo, el teclado de un ordenador actúa sobre un condensador variable, lo que nos permite actuar sobre la pantalla del mismo.

Los condensadores también son particularmente útiles para dirigir el movimiento de haces de partículas cargadas. Si se trata de condensadores planos producen un campo eléctrico uniforme, con el que se pueden desviar las partículas al aplicarles una fuerza eléctrica proporcional a dicho campo. También se puede conectar el condensador a una corriente alterna u oscilante, que hace que sus dos placas se carguen y descarguen continuamente alternándose en cada una la carga positiva y la negativa. Entonces, el campo eléctrico entre ellas también oscila y cambia de orientación con la misma frecuencia del alternador.

Entre las muchas aplicaciones tecnológicas del proceso de descarga del condensador. Una de ellas es el desfibrilador, un aparado que se usa para reanimar enfermos en situaciones de emergencia. El desfibrilador usa un condensador que puede almacenar 360J y entregar esta energía al paciente en 2ms. Otro ejemplo de utilidad de la descarga del condensador es el flash de las cámaras fotográficas, que posee un condensador

que almacena la energía necesaria para proporcionar un destello súbito de luz.

VIII. CONCLUSIONES

Los condensadores están presente en la mayoría de los aparatos electrónicos.

El puente de wheatstone es una herramienta eficaz para hallar resistencias desconocidas en un circuito eléctrico.

IX. BIBLIOGRAFIA

Física tomo1, editorial Lumbreras Física 1 autor , Humberto Neira Física, Tipler, Paul A. Circuitos eléctricos, Morales G. López A.