Fisica iii

CAPITULO X EL POTENCIOMETRO 10.1 INTRODUCCION. La determinación experimental del valor de un voltaje DC se hace generalmente utilizando un voltímetro o un osciloscopio. Ahora bien, los dos instrumentos mencionados presentan un cierta resistencia interna, más o menos alta, pero finita al fin y al cabo, y por lo tanto modifican en mayor o menor grado el circuito al que son conectados para realizarla medición. Si para una cierta medición se requiere una exactitud elevada, es necesario utilizar algún método que no modifique las características del circuito bajo estudio. Como vimos anteriormente, la forma de conseguir esto es emplear un método de detección de cero. El Potenciómetro es un instrumento que se basa en este método para determinar el voltaje entre dos terminales. A continuaciónvamos a estudiar su principio de funcionamiento. 10.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. Supongamos que tenemos un circuito como el de la Figura 1,

Fig. 1.- Circuito bajo estudio
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y queremos determinar el voltaje entre los terminales A y B sin modificar en absoluto la corriente I. Debido a esta última condición, no podemos conectar entre estos puntos ningún instrumento de deflexión que tengaresistencia interna, ya que por grande que ésta sea, modificará la corriente total entregada por la fuente. Supongamos ahora que tenemos una fuente de poder variable Vf , calibrada con mucha exactitud. Entre los terminales A y B del circuito anterior vamos a conectar dicha fuente y un galvanómetro, como podemos observar en la Figura 2.

Fig. 2.- Conexión de la fuente Vf y un galvanómetro. Sivariamos el voltaje V f hasta conseguir que la corriente por el galvanómetro sea igual a cero, se cumplirá: VAB = Vf (10.1)

Por lo tanto utilizando este método podemos conocer el valor de VAB con la misma exactitud que el de Vf sin modificar la corriente I. Al no circular corriente por la rama donde se encuentra el galvanómetro, la resistencia interna de éste y la de la fuente de poder V f no tienenninguna influencia en la medición. Ahora bien, una fuente de poder variable, calibrada con mucha exactitud, es difícil de obtener, por lo que en lugar de ella, se utiliza una fuente fija y una resistencia variable de precisión, como podemos observar en la Figura 3.
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Fig. 3.- Sistema para la fuente variable Et es una batería fija, denominada generalmente batería de trabajo. R d es unaresistencia de precisión con un contacto deslizante. Por lo general este resistencia está constituida por un alambre que tiene una resistividad por unidad de longitud conocida y uniforme a lo largo de todo el alambre. Además, anexa al alambre hay una escala calibrada en unidades de longitud, por lo que es sencillo determinar la resistencia existente entre el contacto fijo y el deslizante si conocemosla posición de éste último (mediante la escala mencionada). R n es una resistencia de normalización de la que hablaremos más adelante. Según como hemos especificado el circuito, para seguir teniendo exactitud en el voltaje V f , es necesario que además de la resistencia R d, la batería de trabajo E t también sea de precisión. Pero esto nos limitaría a diseñar instrumentos que tuvieran como voltajemáximo el de las baterías patrón existentes en el mercado, lo cual restringe mucho las posibilidades de un instrumento que puede ser de mucha utilidad en todas aquellas mediciones de voltaje en las que se necesite gran exactitud. Para darle más flexibilidad a este sistema de medición de voltajes procedemos de la siguiente forma:

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Vamos a utilizar como batería de trabajo una batería ofuente continua de uso común, de valor apropiado para que el potenciómetro cubra la gama de valores que deseemos, y además vamos a emplear una batería patrón cuya única condición con respecto a su voltaje nominal es que éste se encuentre dentro del rango de valores especificados para el potenciómetro. Escogemos la resistencia a la que vamos a hacer corresponder el voltaje de la batería patrón y...