Guías de Prácticas de Laboratorio

Transcripción

1 Guías de Prácticas de Laboratorio Número de Páginas: (2) 7 Laboratorio de: (5) FÍSICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Identificación: (1) Revisión No.: (3) 4 Fecha Emisión: (4) 2011/08/31 Titulo de la Práctica de Laboratorio: (6) PUENTE DE WHEATSTONE Elaborado por: (7) ESPERANZA ALVAREZ G Revisado por: (8) Carlos Roberto Hernández R. Aprobado por: (9) Comité de Departamento de Física Pagina 1 de 7

2 Control de Cambios Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisión Guía de práctica de laboratorio 0 30/11/07 inicial Porcentajes de Evaluación 1 30/06/10 Revisión general 2 07/06/12 Porcentajes de evaluación 3 07//06/12 Cambio de formato 4 30/10/15 Pagina 2 de 7

3 1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: (11) Departamento de Física 2. PROGRAMA: (12) Ingeniería: Multimedia, Civil, Mecatrónica, Industrial y Telecomunicaciones. 3. ASIGNATURA: (13) Laboratorio de Física Electricidad y Magnetismo 4. SEMESTRE: (14) Tercero, cuarto 5. OBJETIVOS: (15) 5.1 OBJETIVO GENERAL - Comprobar experimentalmente la condición de equilibrio de un Puente de Wheatstone. 5.2 OBJETIVO ESPECÍFICO - Determinar el valor de una resistencia por medio de un puente de Wheatstone. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: (16) - Aplicar el conocimiento teórico de la Física en la realización e interpretación de experimentos. - Construir y desarrollar argumentaciones válidas, identificando hipótesis y conclusiones. - Demostrar destrezas experimentales y métodos adecuados de trabajo en el laboratorio - Identificar los elementos esenciales de una situación compleja, realizar las aproximaciones necesarias y construir modelos simplificados que la describan para comprender su comportamiento en otras situaciones. - Demostrar hábitos de trabajo en equipo involucrando el rigor científico, el aprendizaje y disciplina. - Actuar con responsabilidad y ética profesional, manifestando conciencia de solidaridad y justicia, y respeto por el medio ambiente. - Buscar, interpretar y utilizar literatura científica. - Comunicar conceptos y resultados científicos en lenguaje escrito para su divulgación. - Utilizar las herramientas de programas o sistemas computación para el procesamiento de la información. 7. MARCO TEORICO: (17) Pagina 3 de 7

4 - El circuito de la figura 1 es conocido como puente de Wheatstone. Está compuesto de una fuente de tensión ε, 4 resistencias R1, R2, R3 y R4, un galvanómetro G y un interruptor s. Se dice que el puente está en equilibrio cuando la corriente en G es cero, o sea la diferencia de potencial entre A y B es cero. Así la tensión de las resistencias R1 y R3 son iguales son iguales. R1 R3 - Compruebe que la relación en equilibrio entre las resistencias es. R R En muchos casos las resistencias R1 y R2 se obtienen con un hilo conductor estirado, fijo en los extremos y con un contacto óhmico que se puede deslizar sobre el hilo dividiéndolo en dos resistencias de la misma conductividad σ, la misma sección transversal pero de longitudes L1 y L1 R3 L2, como la figura 2. Demuestre que en equilibrio L R 8. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS: (18) - 1 multímetro digital. - 1 galvanómetro - 1 fuente de alimentación. - Resistencias. - Hilo con regla para puente de Wheatstone. - Cables de conexión. - 1 interruptor 2 4 Pagina 4 de 7

5 9. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR: (19) - Mantener el cursor en contacto con el alambre solo en intervalos de tiempo pequeños (mientras hace la observación con el galvanómetro, para que no se recalienten las secciones de los alambres a temperaturas diferentes y varíe la resistencia, y la relación (R1/R2) variando también la posición de equilibrio. - Utilizar el interruptor para proteger el circuito. - Utilizar un voltaje menor a 3 V para proteger el galvanómetro y el hilo. - Iniciar la lectura del galvanómetro con el botón para menos escala menos sensible, luego el botón para la escala intermedia y finalmente la escala de mayor sensibilidad 10. CAMPO DE APLICACIÓN: (20) - Una de las principales aplicaciones del Puente de Wheatstone es la medición de resistencias. - Investigue cuales otras aplicaciones se pueden obtener. 11. PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES: (21) - Montar el circuito de la figura 1 o 2. - Las resistencias R3 y R4 son de valores fijos conocidos. Sobre el hilo del llamado puente de Wheatstone, se pueden obtener DOS resistencias R1 y R2, tal que su suma es constante, R1 + R2 = Cte. Así R1 es proporcional a la longitud L1 y R2 a la longitud L2. - Para polarizar el circuito, el puente de Wheatstone, cerrar el interruptor s que permite alimentar con la fuente de tensión ε. Para medir la corriente que pasa por el galvanómetro G, se pulsa el botón del galvanómetro de la mayor escala de medición, cerrando el circuito entre los puntos A y B. Si la aguja se desplaza del equilibrio, hay corriente entre A y B, debido a una diferencia de potencial entre A y B. Para llevar esta diferencia de potencial a CERO, mover el cursor para variar L1 y L2, de manera que la aguja del galvanómetro G se acerque a cero. Para tener una lectura FINA, a continuación pulsar el botón de de la segunda escala de G y nuevamente hacer que la aguja de G se acerque a cero. Finalmente repetir con el botón de máxima sensibilidad, hasta obtener el equilibrio final, o sea que la corriente en G es muy próxima a cero. - Medir L1 y L2 y los valores de R3 y R4. Comprobar que la condición de equilibrio está dada por:(l1/l2)=(r3/r4). Para registrar las mediciones, utilice la siguiente tabla. Pagina 5 de 7

6 L1 (cm) L2 (cm) R3 (Ω) R4 (Ω) L1*R4 (Ω.cm) L2*R3 (Ω.cm) - Si el equilibrio se obtiene en un extremo del alambre del puente, varíe los valores de R3 y R4 tratando de obtener el equilibrio cuando el cursor está en la parte central del alambre. - Se busca la parte central del alambre para que en la lectura de la longitud L1 y L2 tengan el menor error relativo. - Como se puede ver el sistema en equilibrio permite hallar el valor de R4 si se conoce R3, L1 y L2. Así este sistema se conoce como uno de los mejores métodos para medir resistencia eléctrica. - Tome diferentes resistencias desconocidas y mídalas por este método. L1 (cm) L2 (cm) R3 (Ω) R4 (Ω) Rx=L2*R3/L1 (Ω) - Para analizar este método, con una sola resistencia desconocida repita la medición utilizando diferentes valores de R3. El valor experimental de Rx será el valor promedio de los valores obtenidos en la tabla anterior. - Calcular la tolerancia de la resistencia Rx, si el valor de la tolerancia de R4 es del 5% 12. RESULTADOS ESPERADOS: (22) Análisis de datos experimentales - Determinar el valor de resistencias desconocidas y explicar cómo se puede obtener la menor incertidumbre y calcularla. Conclusiones - De acuerdo a los objetivos planteados en la práctica, escriba las conclusiones correspondientes. 13. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA (23) 20% Presentación escrita del marco teórico de la práctica a desarrollar que incluye: portada, objetivos, desarrollo del marco teórico, procedimiento, bibliografía y webgrafía; y/o quiz. 80% Presentación escrita del informe de la práctica totalmente desarrollada, con adecuada ortografía y redacción que incluye: toma de datos, representación gráfica de los datos (tablas, Pagina 6 de 7

7 graficas), análisis e interpretación de los datos y conclusiones. Nota: Cada práctica se evaluará en la escala de calificación de cero a cinco y la no asistencia del estudiante a la práctica implicará una nota de cero. La nota del corte del laboratorio corresponde al promedio de las notas de las prácticas que incluye la nota de la evaluación final en cada corte. 14. BIBLIOGRAFIA: (24) - e_de_wheaststone.pdf Pagina 7 de 7