UNIVERIDAD NACIONAL MAYOR

DE SAN MARCOS
Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera, Metalrgica y Geogrfica
E.A.P. Ingeniera Geogrfica

Experiencia N7

Puente de Wheatstone-
Mtodo unifilar

Alumnos:

Llallihuamn Falcn, Carlos

Alexander
Ojanama Rivera, Jorge Patrick
Silva Rojas, Ronny Javier
Scola Chvez, Sol Gabriela Anala

Curso:

Laboratorio de Fsica III

Profesor:

Henry Snchez Cornejo

Marco terico

El puente de Wheatstone (Figura 1) es un circuito conformado por 4 resistencias, una

fuente y un galvanmetro1. El mismo se utiliza para determinar el valor de una resistencia
incgnita, denominada R x , la cual se calcula a partir de los valores conocidos de las otras

resistencias R0 , R1 y R2 .

Figura 1. Puente de Wheatstone.

Al analizar la (Figura 1) se observa que:

VCA VCB _____ VAD VBD

i1 R0 i2 R1 _____ i1 Rx i2 R2

Luego si se aplican las leyes de Kirchoff se obtiene:

R2 (1)
RX R0
R1

La ecuacin (1) es la condicin de balance del puente. Para lograr este balance, por lo
menos una de las resistencias tiene que poder variarse.

1
Instrumento que se utiliza para medir la corriente de un ciruito.
Se observa que para medir la resistencia ( Rx ) no se necesita medir valores de corrientes

I ni de tensiones V .

En esta prctica de laboratorio se utiliza una variante del puente de Wheatstone,

llamado puente de hilo. El circuito no vara respecto del anterior, la nica diferencia es que
las resistencias R1 y R2 pueden variarse mediante un alambre que se conecta entre los
puntos C y D del circuito (Figura 2).

Figura 2. Puente de hilo

En la (Figura 2) se observa que el contacto mvil CM puede desplazarse sobre el alambre,

cambiando as la longitud de cada tramo y, en consecuencia, los valores de R1 y R2 .

Como el alambre tiene un largo (l ) , un rea transversal ( A) y una resistividad del material
( ) , la resistencia ( R ) se puede calcular como:

l (2)
R
A

Luego, si la seccin del alambre es uniforme, la ecuacin (1) puede expresarse como:

L2 (3)
RX R0
L1
Procedimiento

I. Experimento: Circuito puente (Virtual)

En este experimento se analizar un circuito puente. Para ello se combinarn los
dos divisores de tensin ya analizados en un experimento anterior.

Abra el instrumento virtual Voltmetro A, B y seleccione los ajustes que se detallan

a continuacin:

Ajustes del Voltmetro A Ajustes del Voltmetro B

Rango de 20 V DC Rango de 10 V DC
medicin: medicin:
Modo de AV Modo de AV
operacin: operacin:

Compare el circuito montado con el circuito puente que se representa a

continuacin. Qu resistencias de la tarjeta de experimentacin corresponden a
los valores anotados en el diagrama de circuito? Anote sus respuestas en la tabla 1.
Debe hacer las veces de resistencia de carga; para ello, inserte el conector puente
B3 (vase el anterior montaje experimental).
Insertando o retirando los conectores puente B1 y B2 se puede aplicar la carga.
Qu tensin UD del puente debera esperarse entre los puntos de medicin MP2 y
MP6, si se toma en cuenta el hecho de que ambos divisores de tensin presentan
la misma relacin de divisin? Conecte el voltmetro B entre estos dos puntos de
medicin. En el caso de que sea necesario, vare el rango de medicin y mida la
tensin del puente.

En la experiencia se obtuvieron estos datos presentes en la tabla 1

Tabla 1:

R (diagrama de R (tarjeta)
circuito)
RX 1
RN 5
R3 2
R4 6
Obteniendo los siguientes resultados:

Tensin que debera estar entre MP2 y MP6: Uesperada = 10.7 V

Tensin medida entre MP2 y MP6: Umedida = 3.5 V

Ahora se debe examinar la respuesta del circuito puente sometido a carga. La

resistencia R3 de la tarjeta de experimentacin nuevamente, en el divisor de
tensin de la izquierda y/o en el de la derecha. Mida cada tensin UB presente
entre MP1 y MP3 para las combinaciones indicadas en la tabla 2, al igual que las
tensiones parciales U1 y U2 del divisor de tensin izquierdo (tensiones entre MP1 y
MP2 o bien entre MP2 y MP3) as como las correspondientes tensiones parciales
del divisor de tensin derecho (tensiones entre MP5 y MP6 o bien entre MP6 y
MP3). Mida, adems, en cada ocasin, la tensin UD del puente, entre MP2 y MP6.
Anote todos los valores de medicin en la tabla 2.

Tabla 2:

Divisor izquierdo Divisor derecho

B-1 B-2 U1 (V) U2 (V) U1 (V) U2 (V) UD (V)

10.9 3.5 10.9 3.6 0.027
X 11.7 2.8 0.78
X 11 3.5 0.067

R1 R2 R5 R6
II) Puente de Wheatstone (Mtodo analgico)
1. Arme el circuito que se muestra a continuacin. Considere una resistencia Rx del
tablero de resistencias y seleccione otra resistencia R1 de la caja de resistencias.

2. Luego se varo la posicin de contacto deslizante D, a lo largo del hilo hasta que la
lectura del galvanmetro sea cero.
3. Anotamos los valores de longitudes del hilo L2 y L4 as como tambin el valor de R1
en la tabla 1.
4. Utilizando la ecuacin 4, hallamos el valor de la resistencia Rx, para luego
compararlo con el valor que indica el tablero de resistencia (valor terico).
5. Se repite los pasos 1, 2, 3 y 4 para otras resistencias anotndolas en la tabla 1.
Tabla 1:
Trabajamos con un valor de 5 V de la fuente.

Caja de Longitud del hilo Resistencia medida (Ohm) Porcentaje de error

resistencia
( ) %
R1 (Ohm)
L2 (cm) L4 (cm) Con el equipo Cdigo
(experimental) de
colores
(terico)
120 54.6 45.4 99.780 100 0.220%
140 53.9 46.1 119.740 120 0.217%
160 53.9 46.1 136.846 140 2.253%
180 53 47 159.623 160 0.236%
200 52.8 47.2 178.788 180 0.673%
230 52.3 47.7 209.771 210 0.109%
Cuestionario

1. Mencione 5 aplicaciones del puente de Wheatstone.

Se puede aplicar en:
- Sensores de temperatura.
- Medidas de resistencias de alta precisin.
- Se puede medir las variaciones de los parmetros.
- Circuitos resonantes (LCR), para detectar fenmenos como la resonancia
paramagntica
- Medidores de presin (manmetros) en tecnologa de vaco.
- Sistemas de distribucin de energa elctrica, para detectar roturas o fallas
en las lneas de distribucin.
- Compaas telefnicas, para localizar fallas en las lneas.
2. Cules cree que han sido las posibles fuentes de error en la experiencia
realizada?
- Mal funcionamiento de los instrumentos, posiblemente por antigedad
(galvanmetro, fuente, pulsador).
- Error de lectura de la regla. En algunos casos, la medicin result estar entre
dos marcas de la escala de la regla.
- 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?

Verificando que los instrumentos funciones correctamente y estn calibrados.
As como la lectura correcta del operador.
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:

1 (1 ) = 3 (2 )

2 (3 ) = 3 (2 )

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?
- Fluctuaciones de corriente y tensin, que hacen variar la diferencia de
potencial de las resistencias, y por consiguiente el valor de estas tambin se
altera.
- 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 y la mnima resistencia que se podra 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 distanciasen 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 el 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.
Existe corriente que circula porque las diferencias de potencial en los puntos
de contacto del galvanmetro son diferentes.
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:

1 2

3 4

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?
Ventajas:
- Los cambios en las resistencias se determinan normalmente mediante el
puente de Wheatstone.
- Cuando la aguja est en posicin cero se libra de todo error relacionado con
la circulacin de corriente
- El puente de Wheatstone, al formar parte de un circuito, logra estabilizar en
una nueva posicin de equilibrio a un transmisor de equilibrio de fuerzas con
detector fotoelctrico.
Desventajas:
- En algunos laboratorios, se ha demostrado que los sensores con puente de
Wheatstone no poseen una sensibilidad adecuada para medir combustible
de aviacin. Por ello, aunque su salida se aumente para proporcionar una
baja respuesta del combustible de aviacin, los sensores con puente de
Wheatstone no poseen la sensibilidad necesaria para medir los niveles de
combustible de aviacin necesarios para proteger a los trabajadores que
acceden a espacios reducidos.
9. Conclusiones
Si la resistencia fija R1 es grande se observa que la longitud L1 es una
cantidad menor que la del L2. La variacin de longitudes de la caja de
resistencia hace que el galvanmetro marque cero y por el experimento
se observa que el circuito est en equilibrio. Se comprueba la
diferencia entre las medidas tericas y experimentales, el error de
lectura de los instrumentos ocasiona un porcentaje de error mnimo.
El puente de Wheatstone es importante para verificar los errores que se
dan al formar un circuito cerrado con una resistencia ya conocida como
la resistencia de carbn. Las lecturas experimentales hechas para R3
con respecto a su lectura conocida, la variacin de error es mnimo al
hacer nuestro clculo.
 El puente de Wheatstone da un aceptable porcentaje de seguridad o
exactitud en las mediciones realizadas.
La temperatura, lectura de datos, medicin de longitudes, todos estos
factores influyen al momento de utilizar el puente de Wheatstone y
pueden determinar parte del error en las mediciones.
Una ventaja del puente de Wheatstone es que cuando el galvanmetro
marca cero el sistema se libra de todo el error causado por la circulacin de
corriente.
Las leyes enunciadas por Gustav Kirchhoff sirven para encontrar la
corriente en las ramas del circuito del puente de Wheatstone debido a la
forma del circuito y a los datos que podamos tener al inicio los cuales
seran las resistencias y las fems de cada malla.
Gracias a la instalacin correcta de los instrumentos pudimos estudiar
analticamente un circuito denominado "puente"
Logramos determinar los valores de resistencias desconocidas, haciendo
uso del puente de Wheasthone.
De acuerdo a los datos obtenidos y al procedimiento empleado logramos
constatar la versatilidad del circuito puente.
El puente de Wheatstone da un aceptable porcentaje de seguridad o
exactitud en las mediciones realizadas.