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ESCUELA DE INGENIERIA AERONAUTICA Y DEL ESPACIO
Laboratorio de Física II
Guión de prácticas
CALIBRADO DE UNA TERMORESISTENCIA
•
Finalidad del experimento.
Determinar la variación con la temperatura de la resistencia
eléctrica de un material semiconductor (termoresistencia)
•
Material.
Termómetro, vaso de precipitados, calefactor eléctrico fuente de
alimentación, amperímetro y circuito.
1.- Introducción.
Los termistores o termoresistencias son unos semiconductores cuya resistencia eléctrica
varía con la temperatura según la expresión,
R(T )= R o e b /T
Se utilizan para medir la temperatura de un sistema y también
como elemento de protección de sistemas eléctrico para
prevenir su sobrecalentamiento.
En la práctica de la figura adjunta el circuito empleado
para medir la resistencia eléctrica correspondiente al esquema
de la Fig. 1, y que se encuentra montado en la placa de
metacrilato. El circuito eléctrico está alimentado por la fuente
con un potencial fijo V o y está formado por dos partes
independientes. Por un lado tenemos un calefactor eléctrico
sumergido en el agua que calienta el agua contenida en el vaso
de precipitados y que puede conectarse y desconectarse
mediante un interruptor (circuito dibujado en rojo). La otra parte
es un puente de cuatro resistencias donde dos R 1 y R 2 son
iguales. En el puente resistivo hay además una resistencia
variable o potenciómetro P y el termistor cuya resistencia
R(T ) queremos medir. Este último se encuentra sumergido
en el agua y está eléctricamente conectado al otro brazo
opuesto del puente.
El puente de resistencias está equilibrado cuando la resistencia eléctrica del termistor
R(T ) es igual a la del potenciómetro R p . Entonces la caída de potencial a lo largo de BC es
la misma que en DE y no circula corriente por el amperímetro A. Podemos conocer R p a partir
de los números del dial con escala graduada, sabiendo que el potenciómetro está calibrado y
que su resistencia eléctrica se incrementa en 1 KΩ (1000 Ω) por cada vuelta completa. Si
variamos la temperatura del agua calentándola y equilibramos el puente podremos determinar la
dependencia de la resistencia eléctrica R p = R(T ) para cada temperatura T del líquido.
2- Realización.
IMPORTANTE: En primer lugar hemos de asegurarnos que el vaso de precipitados contiene
agua fría, que el calefactor está desconectado, que no toca las paredes de vidrio y que se
encuentra completamente sumergido en el líquido. A continuación se enciende la fuente de
alimentación y buscamos la resistencia de partida que equilibra el puente moviendo el
potenciómetro hasta hacer nula la corriente que circula por el amperímetro A. La temperatura
inicial del agua ha de encontrarse por debajo de unos 40 o grados centígrados. En el momento de
encender el calefactor, la temperatura del agua subirá con rapidez por lo que no se debe
conectar el calefactor hasta no estar preparados para tomar los datos.El termistor y el
termómetro están unidos por una cinta aislante, de modo que su temperatura es prácticamente
igual.
Una vez conectado el calefactor, tomar parejas de valores de la temperatura y del valor del disco
graduado del potenciómetro que equilibra el puente de resistencias haciendo nula la corriente
que pasa por el amperímetro. Luego, las lecturas del dial graduado pueden convertirse en
resistencia eléctrica.
SI LA TEMPERATURA DEL AGUA SUBE DE 65 GRADOS, DESCONECTAR
INMEDIATAMENTE EL CALEFACTOR.
Fig. 1 : Esquema del puente de resistencias con el vaso
de precipitados, el termómetro y el circuito calefactor
independiente.
3.- Resultados y gráficos.
Como resultado de las medidas obtendremos una tablas con los valores de la resistencia
eléctrica R p = R(T ) y la temperatura del agua T. Con estos datos hemos de efectuar las
siguientes cálculos y gráficos.
•
Representar la resistencia del termistor R(T ) en función de la temperatura T del líquido.
De acuerdo con la ecuación anterior, si representamos ln R (T ) frente a 1/T los datos
experimentales deberían disponerse aproximadamente a lo largo de una recta.
•
A partir de los datos del apartado anterior, determinar el valor de
R o y de la constante
b mediante el método de mínimos cuadrados. Comprobar el ajuste dibujando la recta
obtenida junto con los datos de ln R (T ) frente a 1/T.