Medición de capacitancia de Schering Bridge usando Schering Bridge

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

La medición de capacitancia es una técnica fundamental en la electrónica y la ingeniería eléctrica. Una de las formas más precisas de medir la capacitancia es mediante el uso de la Schering Bridge, un circuito que permite comparar la capacitancia desconocida con una capacitancia estándar conocida. En este artículo, se presentará una guía sobre cómo utilizar la Schering Bridge para medir la capacitancia de un condensador desconocido. Se explicará el funcionamiento de la Schering Bridge y se detallará el procedimiento de calibración y medición. Además, se discutirán las ventajas y limitaciones de esta técnica de medición y se presentarán algunas aplicaciones prácticas de la Schering Bridge en la industria y la investigación.

Principio de operación del Schering Bridge

El Schering Bridge es un dispositivo utilizado para medir la capacitancia de un capacitor desconocido. Este principio se basa en la comparación de la capacitancia desconocida con una capacitancia conocida y ajustable.

Componentes del Schering Bridge

El Schering Bridge consta de cuatro resistencias y dos capacitores. Las resistencias se utilizan para crear un puente equilibrado y las capacitancias se utilizan para comparar la capacitancia desconocida con una capacitancia conocida y ajustable.

Principio de funcionamiento

Cuando se aplica una corriente alterna a la red, se produce un flujo de corriente a través de las resistencias y capacitores del puente. Si la capacitancia desconocida es igual a la capacitancia conocida en el otro lado del puente, no habrá flujo de corriente a través del galvanómetro conectado en serie con el puente.

Si la capacitancia desconocida es mayor que la capacitancia conocida, entonces habrá un flujo de corriente a través del galvanómetro. Si la capacitancia desconocida es menor que la capacitancia conocida, entonces también habrá un flujo de corriente a través del galvanómetro, pero en la dirección opuesta.

Uso del Schering Bridge

El Schering Bridge se utiliza comúnmente para medir la capacitancia de capacitores de alto voltaje utilizados en aplicaciones eléctricas y electrónicas. La medición precisa de la capacitancia es importante en la fabricación de capacitores y en el mantenimiento de equipos eléctricos.

Ventajas del Schering Bridge

El Schering Bridge es un método preciso y confiable para medir la capacitancia. También es fácil de usar y no requiere mucho tiempo para configurar el puente.

Desventajas del Schering Bridge

El Schering Bridge no es adecuado para medir capacitancias muy pequeñas o muy grandes. Además, la precisión de la medición puede verse afectada por factores externos como la temperatura y la humedad.

Su principio de operación se basa en la comparación de la capacitancia desconocida con una capacitancia conocida y ajustable. Aunque tiene algunas limitaciones, sigue siendo una herramienta valiosa en la fabricación y mantenimiento de equipos eléctricos y electrónicos.

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Tipos de Schering Bridge

La Schering Bridge es un dispositivo utilizado para medir la capacitancia de un condensador desconocido. Este método es muy utilizado en la industria eléctrica para medir la capacitancia de los aislantes eléctricos.

Tipos de Schering Bridge

Existen dos tipos de Schering Bridge:

  • Schering Bridge de capacitancia pura: Esta variante utiliza una resistencia variable en serie con el condensador desconocido para equilibrar el puente. El valor de la resistencia variable se ajusta hasta que la corriente que fluye a través del galvanómetro se reduce a cero.
  • Schering Bridge de capacitancia e inductancia: Este tipo de puente utiliza una bobina en serie con el condensador desconocido para equilibrar el puente. La bobina se ajusta hasta que la corriente que fluye a través del galvanómetro se reduce a cero.

La elección del tipo de Schering Bridge a utilizar depende de la aplicación específica y de las condiciones de medición. Por ejemplo, si se necesita medir la capacitancia de un aislante eléctrico en un ambiente de alta frecuencia, la Schering Bridge de capacitancia pura sería la más adecuada.

En cambio, si se necesita medir la capacitancia de un condensador en un circuito de corriente alterna, la Schering Bridge de capacitancia e inductancia sería la mejor opción.

Componentes del Schering Bridge

El Schering Bridge es un instrumento utilizado en la medición de capacitancia. Este instrumento está compuesto por los siguientes componentes:

Capacitor desconocido

Es el componente cuya capacitancia se desea medir. También se le conoce como capacitor de prueba o capacitor X.

Capacitor de referencia

Es un capacitor conocido cuya capacitancia se utiliza como referencia para la medición del capacitor desconocido. También se le conoce como capacitor de comparación o capacitor Z.

Resistencia variable

Es una resistencia que se utiliza para ajustar la corriente en el circuito. También se le conoce como potenciómetro.

Resistencia fija

Es una resistencia que se utiliza para limitar la corriente en el circuito.

Generador de frecuencia

Es un componente que genera una señal de frecuencia conocida que es aplicada al circuito.

Detector de fase

Es un componente que detecta la fase de la señal aplicada al circuito y la compara con la fase de la señal en el punto de medición.

Estos componentes trabajan juntos para medir la capacitancia del capacitor desconocido.

Es importante destacar que este instrumento es muy útil en la industria eléctrica y electrónica para medir la capacitancia en transformadores, cables, condensadores, entre otros componentes.

Procedimiento para la medición de capacitancia con Schering Bridge

La medición de capacitancia con Schering Bridge es un método preciso y confiable para determinar la capacidad eléctrica de un capacitor. Este procedimiento se realiza utilizando un circuito denominado Schering Bridge, el cual se compone de cuatro resistencias y un capacitor desconocido. A continuación, se describirá detalladamente el proceso para realizar la medición de capacitancia con Schering Bridge:

Preparación de materiales

  1. Circuito Schering Bridge
  2. Capacitor desconocido
  3. Multímetro
  4. Cables de conexión

Procedimiento paso a paso

  1. Conectar el capacitor desconocido al circuito Schering Bridge.
  2. Ajustar las resistencias del circuito hasta que la lectura del multímetro sea igual a cero.
  3. Introducir un capacitor de referencia conocido en el circuito y ajustar las resistencias hasta que la lectura del multímetro sea igual a cero.
  4. Remover el capacitor de referencia y sustituirlo por el capacitor desconocido.
  5. Ajustar las resistencias del circuito hasta que la lectura del multímetro sea igual a cero.
  6. Leer la capacitancia del capacitor desconocido en el multímetro.

Es importante tener en cuenta que la precisión de la medición dependerá de la calidad de los materiales utilizados y la habilidad del operador para ajustar las resistencias del circuito. Además, es recomendable realizar varias mediciones para obtener un promedio y reducir el margen de error.

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Siguiendo los pasos mencionados anteriormente, se puede obtener una medición precisa y confiable de la capacitancia del capacitor.

Cálculo de resultados de medición

Cuando se realiza una medición de capacitancia utilizando una Schering Bridge, es importante calcular los resultados de manera adecuada para obtener una lectura precisa. Para ello, se deben seguir algunos pasos clave:

1. Medición de valores de referencia

Antes de comenzar la medición real, es necesario medir los valores de referencia de los componentes de la Schering Bridge. Esto incluye la capacitancia conocida, el resistor y el inductor. Estos valores se utilizan posteriormente en los cálculos para determinar la capacitancia desconocida.

2. Realización de la medición

Una vez que se han medido los valores de referencia, se puede proceder a realizar la medición real de la capacitancia desconocida. Para ello, se ajustan los valores de la Schering Bridge hasta que la corriente en el galvanómetro es cero. En este punto, se ha alcanzado el equilibrio y se puede registrar la lectura.

3. Cálculo de la capacitancia desconocida

Para calcular la capacitancia desconocida, se utilizan los valores de referencia medidos previamente. La fórmula utilizada es:

Cx = Cs * R2 / (R1 * R3)

  • Cx: Capacitancia desconocida
  • Cs: Capacitancia conocida
  • R1, R2, R3: Valores de resistencia medidos en la Schering Bridge

Una vez que se han introducido los valores medidos en la fórmula, se puede calcular la capacitancia desconocida.

4. Cálculo de la incertidumbre

Es importante tener en cuenta que toda medición tiene una cierta incertidumbre asociada. Para calcular la incertidumbre en la medición de capacitancia, se pueden utilizar varias fórmulas y métodos estadísticos. Uno de los más comunes es el método de la desviación estándar de múltiples mediciones.

Con estos pasos, se puede obtener una lectura precisa y confiable de la capacitancia desconocida.

Aplicaciones del Schering Bridge

El Schering Bridge es un circuito utilizado para medir la capacitancia de un capacitor. Este circuito es muy útil en diferentes aplicaciones, algunas de las cuales se detallan a continuación:

Medición de la capacitancia de un capacitor

La principal aplicación del Schering Bridge es la medición de la capacitancia de un capacitor. El circuito se utiliza para medir la capacitancia de un capacitor desconocido, comparándolo con un capacitor conocido. De esta manera, se puede calcular la capacitancia del capacitor desconocido.

Medición de la constante dieléctrica de un material

El Schering Bridge también se utiliza para medir la constante dieléctrica de un material. La constante dieléctrica es una propiedad de los materiales dieléctricos que se utiliza para medir su capacidad para almacenar carga eléctrica. La medición de la constante dieléctrica es importante en la fabricación de materiales dieléctricos utilizados en capacitores.

Medición de la pérdida dieléctrica de un material

El Schering Bridge también se utiliza para medir la pérdida dieléctrica de un material. La pérdida dieléctrica es una propiedad de los materiales dieléctricos que se utiliza para medir la cantidad de energía que se disipa en forma de calor. La medición de la pérdida dieléctrica es importante en la fabricación de materiales dieléctricos utilizados en capacitores y otros dispositivos electrónicos.

Medición de la impedancia de un circuito

El Schering Bridge también se utiliza para medir la impedancia de un circuito. La impedancia es una medida de la resistencia de un circuito a la corriente alterna. La medición de la impedancia es importante en la fabricación de circuitos electrónicos y en la solución de problemas en circuitos eléctricos y electrónicos.

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Medición de la calidad de un capacitor

El Schering Bridge también se utiliza para medir la calidad de un capacitor. La calidad es una medida de la capacidad de un capacitor para almacenar carga eléctrica. La medición de la calidad es importante en la fabricación de capacitores utilizados en circuitos electrónicos de alta calidad.

Su uso es fundamental en la fabricación de capacitores y circuitos electrónicos de alta calidad.

En conclusión, la medición de capacitancia es un proceso esencial en la industria eléctrica y electrónica. La utilización de la Schering Bridge es una técnica muy efectiva para medir la capacitancia de un capacitor desconocido con gran precisión. Además, gracias a la Schering Bridge, es posible determinar la pérdida dieléctrica de un material aislante, lo que resulta muy útil en la industria de los materiales. En definitiva, la Schering Bridge es una herramienta fundamental para medir la capacitancia de un capacitor desconocido, y su uso puede marcar la diferencia en la calidad y eficiencia de los productos electrónicos y eléctricos.

En conclusión, la medición de capacitancia es un proceso esencial en la industria eléctrica y electrónica. La utilización de la Schering Bridge es una técnica muy efectiva para medir la capacitancia de un capacitor desconocido con gran precisión. Además, gracias a la Schering Bridge, es posible determinar la pérdida dieléctrica de un material aislante, lo que resulta muy útil en la industria de los materiales. En definitiva, la Schering Bridge es una herramienta fundamental para medir la capacitancia de un capacitor desconocido, y su uso puede marcar la diferencia en la calidad y eficiencia de los productos electrónicos y eléctricos.

En conclusión, la medición de capacitancia es una herramienta fundamental en el campo de la electrónica y la ingeniería eléctrica. La Schering Bridge es una técnica muy efectiva para medir la capacitancia de un condensador desconocido con gran precisión. Además, su diseño simple y fácil de usar la hace una herramienta muy popular en el campo de la investigación y la industria.

En resumen, la medición de capacitancia de Schering Bridge es una técnica muy efectiva y precisa que se utiliza ampliamente en la electrónica y la ingeniería eléctrica. Esta técnica es muy útil para medir la capacitancia de un condensador desconocido con gran precisión, lo que la hace muy popular en el campo de la investigación y la industria.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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