Potentiometer als Spannungsteiler

TEILE UND MATERIALIEN

• Zwei 6-Volt-Batterien
• Kohlestift „Mine“ für einen Druckbleistift
• Potentiometer, Singleturn, 5 kΩ bis 50 kΩ, linear verjüngt (Radio Shack Katalog # 271-1714 bis 271-1716)
• Potentiometer, Multiturn, 1 kΩ bis 20 kΩ, (Radio Shack Katalog # 271-342, 271-343, 900-8583 oder 900-8587 bis 900-8590)

Potentiometer sind variable Spannungsteiler mit einer Welle oder einem Schieberegler zur Einstellung des Teilungsverhältnisses.

Sie werden sowohl als Panel-Montage- als auch als Breadboard-Montageversion (Leiterplatte) hergestellt.

Jedes Potentiometer ist für dieses Experiment ausreichend.

Wenn Sie ein Potentiometer von einem alten Radio oder einem anderen Audiogerät retten, erhalten Sie wahrscheinlich einen sogenannten Audiotaper Potentiometer.

Diese Potentiometer weisen eine logarithmische Beziehung zwischen Teilungsverhältnis und Wellenposition auf.

Im Gegensatz dazu ist ein lineares Potentiometer weist eine direkte Korrelation zwischen Wellenposition und Spannungsteilungsverhältnis auf.

Ich empfehle für dieses Experiment und für die meisten Experimente im Allgemeinen ein lineares Potentiometer.

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 6:„Teilerschaltungen und Kirchhoffsche Gesetze“

LERNZIELE

• Um die Verwendung des Voltmeters zu veranschaulichen
• Um die Verwendung des Ohmmeters zu veranschaulichen
• Um das Design und die Funktion des Spannungsteilers zu zeigen
• Um zu veranschaulichen, wie sich Spannungen in Reihe addieren

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Beginnen Sie dieses Experiment mit der Bleistift-„Blei“-Schaltung. Bleistifte verwenden einen Stab aus einer Graphit-Ton-Mischung, nicht aus Blei (dem Metall), um schwarze Markierungen auf Papier zu machen.

Graphit, ein mittelmäßiger elektrischer Leiter, fungiert als Widerstand, der über die beiden Krokodilklemmen-Überbrückungsdrähte über die Batterie geschaltet wird.

Schließen Sie das Voltmeter wie abgebildet an und berühren Sie mit der roten Prüfspitze den Graphitstab. Bewegen Sie die rote Sonde entlang der Stange und beobachten Sie, wie sich die Anzeige des Voltmeters ändert.

Welche Sondenposition liefert die größte Spannungsanzeige?

Im Wesentlichen fungiert der Stab als Paar der Widerstände, das Verhältnis zwischen den beiden Widerständen, das durch die Position der roten Prüfspitze entlang der Länge des Stabes bestimmt wird:

Ändern Sie nun die Voltmeter-Verbindung zum Stromkreis, um die Spannung am „oberen Widerstand“ der Bleistiftmine zu messen, wie folgt:

Verschieben Sie die schwarze Testsondenposition entlang der Länge des Stabes und achten Sie dabei auf die Voltmeteranzeige.

Welche Position hat den größten Spannungsabfall, den das Messgerät messen muss? Unterscheidet sich dies von der vorherigen Anordnung? Warum?

Hergestellte Potentiometer umschließen einen Widerstandsstreifen in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse und bieten eine Art Mechanismus zum Bewegen eines "Wischers" über die Länge dieses Widerstandsstreifens.

Hier ist eine Illustration des Aufbaus eines Drehpotentiometers:

Einige Drehpotentiometer haben einen spiralförmigen Widerstandsstreifen und einen Schleifer, der sich beim Drehen axial bewegt, sodass mehrere Umdrehungen der Welle erforderlich sind, um den Schleifer von einem Ende des Potentiometerbereichs zum anderen zu bewegen. Multiturn-Potentiometer werden in Anwendungen verwendet, bei denen eine genaue Einstellung wichtig ist.

Linearpotentiometer enthalten auch einen Widerstandsstreifen, der einzige Unterschied besteht in der Laufrichtung des Wischers.

Einige Linearpotentiometer verwenden einen Schiebemechanismus, um den Wischer zu bewegen, während andere eine Schraube verwenden, um den Betrieb mit mehreren Umdrehungen zu erleichtern:

Zu beachten ist, dass nicht alle Linearpotentiometer die gleiche Pinbelegung haben. Bei einigen ist der mittlere Stift der Wischer.

Bauen Sie eine Schaltung mit einem hergestellten Potentiometer auf, nicht mit dem „hausgemachten“ aus einer Bleistiftmine.

Sie können jede geeignete Konstruktionsform verwenden. Messen Sie die Batteriespannung, während Sie das Potentiometer mit Strom versorgen, und notieren Sie sich diesen Spannungswert auf dem Papier.

Messen Sie die Spannung zwischen dem Schleifer und dem Ende des Potentiometers, das mit der negativen (-) Seite der Batterie verbunden ist.

Stellen Sie den Potentiometermechanismus ein, bis das Voltmeter genau 1/3 der Gesamtspannung registriert. Bei einer 6-Volt-Batterie sind dies ungefähr 2 Volt.

Schließen Sie nun zwei Batterien in einer Reihenschaltung an, um ungefähr 12 Volt über das Potentiometer zu liefern.

Messen Sie die Gesamtbatteriespannung und messen Sie dann die Spannung zwischen denselben beiden Punkten am Potentiometer (Wischer und negative Seite).

Teilen Sie die gemessene Ausgangsspannung des Potentiometers durch die gemessene Gesamtspannung. Der Quotient sollte 1/3 betragen, das gleiche Spannungsteilungsverhältnis wie zuvor eingestellt:

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Potentiometer-Arbeitsblatt
• Arbeitsblatt Spannungsteilerschaltungen
• Arbeitsblatt Simultangleichungen für die Schaltungsanalyse