1. Justifique la expresión (4) utilizándolas leyes de Kirchhoff.

Para verificar este enunciado usaremos:

Ley #01: "Regla de los Nudos”: La suma de las corrientes que llegan a un nudo es igual a la suma de las corrientes que salen del nudo. 

Ley #02: "Regla de las Mallas”: La suma algebraica de las fuerzas electromotrices en una malla es igual a la suma algebraica de la caída de potencias (Ri) en la misma malla. 

Si tenemos la siguiente grafica entonces para Kirchoff.

Por la primera ley: En el punto A

I = I1 + I2

Pero por estar en serie:

I3 = I1 y I2 = I4

Por la segunda ley la cantidad de potencia es cero

Hallamos en sentido horario los circuitos:

- I1 R1 + I2 R2 = 0

-I3 R3 + I4 R 4= 0

Entonces tenemos:

R1 ∙ I 1=R2 ∙ I 2 …………(1)

Dividimos 1 entre 2 Queda:

R2 ∙ I 3=R4 ∙ I 4 …………(2)

R1R3

=R2R4

Como se trata de un mismo conductor la resistividad y el área transversal es lo mismo que:

R3=RX=( R4R2 )∙ R1 ………… (3)

La resistencia de un conductor homogéneo en función de su resistividad, esta dado por la relación: 

R=ρ( LA ) ………… (4)

Si reemplazamos (3) en (4) obtenemos:

RX=( L4L2 )∙ R12. ¿Cuáles cree usted que han sido las posibles fuentes de error en la

presente experiencia? Los errores posibles en esta experiencia pueden ser:En el momento que se tomó las medidas de L2 y L4, para poder equilibrar el sistema.

El error de la resistencia y podría ser por el porcentaje de error de la resistencia R3, ya que en la ecuación se toma el valor que nos indica la caja de resistencias. Sin tomar el valor real de esta resistencia. 

Otro error que se podría haber dado es la mala observación del tablero de resistencias, donde cada resistencia tiene unas bandas de colores (teniendo cada color un valor determinado).

3. ¿Cómo podría evitar estas fuentes de error? 

I1 ∙R1I 3 ∙R3

=I 2 ∙R2I 4 ∙R4

Aunque podamos evitar estos errores, siempre existirán un porcentaje mínimo de error, pero esto se podría evitar si al momento de tomar la medida de la longitud de L2 y L4 se realizara más de 3 mediciones, esto dará mayor aproximación a la medida exacta. 

Los instrumentos que utilizamos en la práctica, tienen un error de cero (que es cuando la aguja no está exactamente marcando el cero); esto se podría enviar mediante fórmulas matemáticas, que también nos llevarían a errores aunque muy pequeños.

Otro tipo de error seria al observar la tabla de resistencia, donde cada resistencia tiene colores que están asociados a valores determinados, se podría confundir colores con colores parecidos, lo cual ocasionaría error en los cálculos, esto se podría evitar observado con mucho detenimiento los colores.

Y existen muchos errores, que podrían evitarse, pero algunas veces estos errores no son tan observables por el experimentador.

4. Explique Ud. qué condiciones físicas existen cuando no pasa corriente por el Galvanómetro

Físicamente, al estar los puntos a y b al mismo potencial, eléctricamente constituyen un mismo punto dentro del circuito, y por la configuración, R1 y R3 así como R2 y RX se encuentran respectivamente en paralelo, dos a dos. Al estar estos pares de resistencias en paralelo, sus caídas de tensión son iguales, por tanto, como la intensidad del galvanómetro es nula, la intensidad de corriente en R2, es igual a R1, entonces, por el principio de equilibrio, en ambos ramales la caída de tensión es igual al producto de las corrientes que pasan por cada una de las resistencias, es igual a:

R1 ( I1 )=R3 ( I2 )

R2 ( I3 )=R3 ( I 2)

A partir de estas ecuaciones se puede ya determinar el valor de la resistencia desconocida en función de las otras cuyo valor se conoce.

Se concluye que:

Existe igualdad potencial entre los terminales del galvanómetro. La corriente circula por la resistencia y no por el galvanómetro. La escala del galvanómetro está en la posición de menor sensibilidad.

5. ¿Cuáles son los factores que influyen en la precisión del puente WHEATSTONE al tratar de conocer el valor de una resistencia desconocida? ¿Por qué? 

Entre los factores que influyen en la precisión del puente de WHEASTONE se encuentran:

Si algunas de las resistencias son inductivas los potenciales entre los puntos B y D pueden tardar tiempos distintos en llegar a sus valores finales al cerrar el contacto y el galvanómetro señalarían una desviación inicial aunque el puente estuviera en equilibrio. En estos casos es conveniente esperar un tiempo para que ambos puntos alcancen sus valores.

La precisión del Galvanómetro, ya que ello depende determinar el punto en el cual el potencial en los puntos B y DSea el mismo, es decir, cuando el Galvanómetro marca cero, esto influye la obtención de datos.Que la resistencia desconocida no tenga valores muy pequeños o muy grandes.

6. ¿Cuál sería la máxima resistencia que podría medir con el puente de Wheatstone?

La resistencia máxima seria:

Rx = L4 / L2 x R1

Se obtiene que para Rx sea máximo, ambos valores deben ser máximos. Analicemos en primer lugar el cociente L4/L2, Pero que sea máximo, la lectura de L4 debe ser máximo, y la lectura de L2 debe ser mínimo, en el caso del puente unifilar, L2 máximo seria 1m.

Analicemos el segundo factor resistencia 3, manteniendo constante el cociente máximo, ya que queremos hallar el valor máximo de Rx, entonces según qué valor tome la resistencia 3 (variable) se podrá medir el máximo valor de Rx.

7. ¿Por que circula corriente por el galvanómetro cuando el puente no está en condiciones de “equilibrio”? Explique esto detalladamente

Si se observa un valor de corriente en el galvanómetro G entre los puntos C y D entonces las resistencias de la rama ACB (R1 y R3) no se encuentra en la misma relación o proporción que la resistencia de la rama ADB (R2 y R4) es decir:

R1R3≠R2R4

Por consiguiente la diferencia de potencial entre AC es distinta que AB (ΔUAC ≠ ΔUAD) lo mismo que CB y DB (ΔUCB ≠ ΔUDB). Ya que el voltaje entre AB (ΔUAB) es el mismo para ambas ramas entonces solo queda hacer mediciones con el voltímetro en AC luego AD y hacer comparaciones. Si la proporción de resistenciasR1:R3 y R2:R4 son iguales entonces la lectura del galvanómetro será cero por que el potencial en el punto C es el mismo que el punto D.

8. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar el Puente? ¿Por qué?

Las Ventajas son:

La medida de las resistencias, reside en que tal medida es completamente indiferente a la actitud que pueda tomar el instrumento empleado para obtenerlo.

- Cuando la aguja está en posición cero se libra de todo error relacionado con la circulación de corriente.

- La indicación cero, resulta más aguda y se precisa una menor intensidad de corriente a través de todos las ramas del puente con la disposición y el tamaño de los componentes que lo forman puede ser menor sin peligro de sobre calentamiento y averías.

- Estos instrumentos nos indican el momento cuando se encuentra en equilibrio, y el instante en que no circula corriente por el circuito.

Las Desventajas son:

- La resistencia que se va a utilizar debe ser de la menor tolerancia que se pueda hallar.

- La precisión a la que se llega no es un porcentaje exacto.

Conclusiones El puente de Wheatstone da un aceptable porcentaje de seguridad o exactitud en las

mediciones realizadas. La temperatura, lectura de datos, medición 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 galvanómetro marca cero el sistema se libra de todo el error causado por la circulación 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 podíamos tener al inicio los cuales serían las resistencias y las fems de cada malla.

Gracias a la instalación correcta de los instrumentos pudimos estudiar analíticamente 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.