Potentiometer als Rheostat

Lernziele

• Rheostat verwenden
• Verdrahten eines Potentiometers als Rheostat
• Einfache Motordrehzahlregelung
• Verwendung von Voltmeter über Amperemeter, um einen kontinuierlichen Stromkreis zu überprüfen

Teile und Materialien

• 6-Volt-Batterie
• Potentiometer, Singleturn, 5 kΩ, linearer Konus (Radio Shack Katalog # 271-1714)
• Kleiner „Hobby“-Motor, Typ mit Permanentmagnet (Radio Shack-Katalog Nr. 273-223 oder gleichwertig)

Für dieses Experiment benötigen Sie ein relativ niederwertiges Potentiometer, sicherlich nicht mehr als 5 kΩ.

Querverweise

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 2:„Ohmsches Gesetz“

Schematische Darstellung

Verdrahtungsillustration für die Verwendung eines Potentiometers als Rheostat

Anleitung für die Potentiometerverkabelung

Potentiometer finden ihre anspruchsvollste Anwendung als Spannungsteiler, bei denen die Wellenposition ein bestimmtes Spannungsteilerverhältnis bestimmt.

Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen wir nicht unbedingt einen variablen Spannungsteiler benötigen, sondern lediglich einen variablen Widerstand:ein Gerät mit zwei Anschlüssen.

Technisch gesehen ist ein variabler Widerstand als Rheostat . bekannt , aber Potentiometer können ganz einfach als Rheostate verwendet werden.

In seiner einfachsten Konfiguration kann ein Potentiometer als Rheostat verwendet werden, indem einfach die Schleiferklemme und eine der anderen Klemmen verwendet werden, wobei die dritte Klemme nicht angeschlossen und unbenutzt bleibt:

Das Bewegen des Potentiometerreglers in die Richtung, in der der Schleifer dem anderen verwendeten Anschluss am nächsten kommt, führt zu einem geringeren Widerstand.

Die Bewegungsrichtung, die zum Erhöhen oder Verringern des Widerstands erforderlich ist, kann durch Verwendung eines anderen Klemmensatzes geändert werden:

Achten Sie jedoch darauf, dass Sie die beiden äußeren Anschlüsse nicht verwenden, da dies zu keine Widerstandsänderung führt. wenn die Potentiometerwelle gedreht wird.

Mit anderen Worten, sie funktioniert nicht mehr als Variable Widerstand:

Bauen Sie die Schaltung wie im Schaltplan und in der Abbildung gezeigt auf, verwenden Sie nur zwei Anschlüsse am Potentiometer und sehen Sie, wie die Motordrehzahl durch Einstellen der Wellenposition gesteuert werden kann.

Experimentieren Sie mit verschiedenen Klemmenanschlüssen am Potentiometer und notieren Sie die Änderungen der Motordrehzahlregelung.

Wenn Ihr Potentiometer einen hohen Widerstand hat (gemessen zwischen den beiden äußeren Klemmen), bewegt sich der Motor möglicherweise überhaupt nicht, bis der Schleifer sehr nahe an die angeschlossene äußere Klemme gebracht wird.

Wie Sie sehen, kann die Motordrehzahl mit einem in Reihe geschalteten Rheostat variabel gemacht werden, um den Gesamtwiderstand des Stromkreises zu ändern und den Gesamtstrom zu begrenzen.

Diese einfache Methode der Motordrehzahlregelung ist jedoch ineffizient, da sie dazu führt, dass erhebliche Mengen an Leistung vom Rheostat verbraucht (verschwendet) werden.

Ein viel effizienteres Mittel zur Motorsteuerung beruht auf einem schnellen „Pulsen“ der Leistung des Motors mit einem Hochgeschwindigkeitsschaltgerät wie einem Transistor .

Eine ähnliche Methode der Leistungssteuerung wird bei „Dimmer“-Schaltern für Haushaltslicht verwendet.

Leider sind diese Techniken zu diesem Zeitpunkt in den Experimenten viel zu ausgereift, um sie zu erforschen.

Wenn ein Potentiometer als Rheostat verwendet wird, wird die „unbenutzte“ Klemme oft wie folgt mit der Schleiferklemme verbunden:

Dies erscheint zunächst eher sinnlos, da es keinen Einfluss auf die Widerstandskontrolle hat. Sie können diese Tatsache selbst überprüfen, indem Sie einen weiteren Draht in Ihren Stromkreis einfügen und das Motorverhalten vor und nach der Änderung vergleichen:

Wenn das Potentiometer in Ordnung ist, macht dieser zusätzliche Draht überhaupt keinen Unterschied.

Sollte der Schleifer jedoch jemals den Kontakt mit der Widerstandsleiste im Potentiometer verlieren, stellt diese Verbindung sicher, dass der Stromkreis nicht vollständig geöffnet wird:dass weiterhin ein Widerstandspfad für den Strom durch den Motor vorhanden ist. In einigen Anwendungen kann dies wichtig sein.

Alte Potentiometer neigen dazu, zeitweise Kontaktverluste zwischen dem Schleifer und der Widerstandsleiste zu erleiden, und wenn ein Stromkreis den vollständigen Verlust der Kontinuität (unendlicher Widerstand), der durch diese Bedingung entsteht, nicht tolerieren kann, bietet dieser „zusätzliche“ Draht ein Maß an Schutz, indem er Stromkreisdurchgang.

Sie können einen solchen „Ausfall“ des Schleifkontakts simulieren, indem Sie die mittlere Klemme des Potentiometers von der Klemmleiste trennen und die Spannung am Motor messen, um sicherzustellen, dass noch Strom anliegt, egal wie klein:

Die Verwendung der Motorspannung ist eine sicherere Alternative zum Messen des Stromkreises

Es wäre zulässig gewesen, den Stromkreis anstelle der Motorspannung zu messen, um einen vollständigen Stromkreis zu überprüfen, aber dies ist eine sicherere Methode, da der Stromkreis nicht unterbrochen werden muss, um ein Amperemeter in Reihe zu schalten.

Wenn ein Amperemeter verwendet wird, besteht die Gefahr eines Kurzschlusses, indem es an eine starke Spannungsquelle angeschlossen wird, was möglicherweise zu Geräte- oder Personenschäden führen kann. Voltmeter haben dieses inhärente Sicherheitsrisiko nicht, und wann immer eine Spannungsmessung anstelle einer Strommessung durchgeführt wird, um dasselbe zu überprüfen, ist dies die klügere Wahl.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Potentiometer-Arbeitsblatt