Puente de Wheatstone

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO


La topología del Puente de Wheatstone es la mostrada en la Figura 1.

Fig. N° 1.- Puente de Wheatstone

Las resistencias R1 y R3 son resistencias de precisión, R2 es una resistencia variable calibrada, Rx es la resistencia bajo medición y G es un galvanómetro de gran sensibilidad.
Si variamos R2 hasta que el galvanómetro indique cero corriente, se cumplirá que:

Este circuito se conoce con el nombre de puente de Wheatstone. El primero que diseñó un circuito como éste fue S. Hunter Chistie en 1833, pero su uso no se generalizó hasta que Charles Wheatstone lo empleó para medir resistencias en 1843.

Sir. Charles Wheatstone

Por lo general, la configuración con la que se representa este circuito es la mostrada en la Figura 2, y la condición de equilibrio del Puente, cuando la corriente por el galvanómetro es igual a cero, está dada por la expresión:

Fig. 2.- Representación usual del Puente de Wheatstone.

FACTORES DE LOS QUE DEPENDE LA EXACTITUD DEL PUENTE

La exactitud y precisión con la que determinemos el valor de Rx de una resistencia con un puente de Wheatstone dependen de los siguientes factores:

1.- De la exactitud y precisión de las otras tres resistencias que constituyen el puente. Si Rx está dada por la expresión:

El error relativo de Rx en función de los errores relativos de las resistencias está dada por la expresión:

2.- De los valores de las resistencias de precisión R1 y R3. Cuanto menores sean los valores nominales de dichas resistencias, mayores serán las corrientes en el circuito, y será más simple detectar variaciones de las mismas.

3.- Del valor de la fuente E. Cuanto mayor sea dicho valor, mayores serán las corrientes en el circuito, por lo que será más simple detectar variaciones en sus valores. Debido a las condiciones impuestas sobre la batería y las resistencias, se tienen que realizar los diseños tomando en cuenta las limitaciones de potencia de estas últimas.

4.- De la sensibilidad del galvanómetro. Cuanto mayor sea dicha sensibilidad se podrá apreciar mejor la corriente ig, y por lo tanto se podrán ajustar las resistencias con más precisión para que la corriente sea cero.

SENSIBILIDAD DEL PUENTE DE WHEATSTONE

La sensibilidad del puente de Wheatstone se define como el número de divisiones que deflecta el galvanómetro cuando se produce una variación en la resistencia incógnita (Rx) o en la resistencia de ajuste (R2).
La sensibilidad del puente viene dada por:

Para hallar experimentalmente la sensibilidad del puente se produce una variación de Rx, se observa el número de divisiones que deflecta el galvanómetro y se calcula Sp aplicando la fórmula anterior.

Puente de Wheatstone de la firma Siemens