Mediciones

Capítulo

3

MEDICIONES DE RESISTENCIA CON CORRIENTE CONTINUA
3.1 Resumen
En este capítulo se estudia la importancia que tiene acordar una terminología normalizada cuando se realiza la medición de una magnitud determinada. Se da una sucinta definición de los términos más importantes acuñados por la International Organization for Standardization (ISO 3435-1193)[1]. Se comparan distintastécnicas para medir resistencias. Se estudian combinaciones básicas de instrumentos. Se ve el puente de Wheatstone, el de Kelvin y el doble de Kelvin. Se hace una introducción a instrumentos digitales. Se ve el principio de funcionamiento para comprender y saber discriminar las posibles fuentes de error. Se estudian consideraciones a tomar en cuenta cuando se hacen mediciones de baja señal. Se analizandistintas posibles perturbaciones en la medida y se analiza el problema específico de medir materiales superconductores.

3.2 Introducción
Una magnitud física es una propiedad de un cuerpo, un fenómeno o una sustancia, que puede determinarse cuantitativamente, es decir que puede ser medida. Para establecer el valor de la magnitud debemos contar con un instrumento y un método de medición, asícomo también es necesario definir la unidad de medida. El término error se utiliza normalmente en el lenguaje corriente como sinónimo de equivocación o falla, pero aquí cobra un significado muy particular, está asociado a la incerteza en la determinación del resultado de una medición. Más precisamente lo que

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procuramos en todamedición es conocer los límites probabilísticos o las cotas de esa incerteza. Se busca establecer un intervalo x − ∆x ≤ x ≤ x + ∆x donde con cierta probabilidad podamos decir que se encuentra el mejor valor de la magnitud x. Dicho de otra manera: se postula que existe un “mejor valor” o un “valor verdadero” al que es posible acercarse, tanto como se quiera si se cuenta con el instrumento y elmétodo adecuados. Ese valor verdadero x es el más representativo de nuestra medición y el semiancho ∆x es la incerteza o error absoluto de la medición. Es muy importante destacar que en todo proceso de medición existen limitaciones dadas por los instrumentos y por el método utilizado. El mismo proceso de medición introduce errores o incertezas. Tanto los instrumentos que utilizamos para medir, comolas magnitudes mismas son fuente de incertezas al momento de medir. Los instrumentos tienen una precisión finita, por lo que para un instrumento dado siempre existe una variación mínima que el mismo puede detectar. Esta mínima cantidad se denomina “apreciación nominal del instrumento”. A su vez, las magnitudes a medir no están definidas con precisión infinita. Por ejemplo, si se cuenta la cantidadde electrones producidos por un decaimiento radiactivo de una fuente dada en un intervalo de tiempo, de por ejemplo 7 segundos, sucesivas mediciones arrojarán diversos resultados, similares, pero distintos. En este caso, estamos frente a una manifestación de incerteza intrínseca asociada a esta magnitud “número de partículas emitidas en 7 s”, más el error del instrumento. Otro ejemplo que es yaclásico es el de medir el largo de una mesa. Las magnitudes a medir aquí tampoco están definidas con infinita precisión. Es posible que al utilizar cada vez instrumentos más precisos comencemos a notar las irregularidades típicas de los bordes, o bien, al ir más allá detectemos la naturaleza molecular e incluso atómica del material que la constituye. Es claro que aquí la longitud dejará de estar biendefinida. Empíricamente es posible que mucho antes de llegar a los casos límite nos demos cuenta de que la longitud de la mesa en cuestión no está bien definida porque simplemente los bordes no están cortados en forma paralela. En este punto el concepto de “la longitud de la mesa” se hace cada vez menos definido. A esta limitación intrínseca la denominamos incerteza intrínseca o falta de...