Rheostat vs. Potentiometer: Funktionsweise und wesentliche Unterschiede

Wenn variabler Widerstand in einer elektrischen Schaltung benötigt wird, sind Rheostat und Potentiometer gängige Optionen. Ein Rheostat ist ein interessantes Bauelement mit einem feinen Unterschied zum Potentiometer. Für Elektronik-Enthusiasten, die mehr über den Rheostat erfahren möchten, beleuchten wir dessen Innenleben. Was macht ein Rheostat? Lassen Sie uns fortfahren.

1. Was ist ein Rheostat?

Ein Rheostat ist ein veränderlicher Widerstand, der die Stromstärke in einer Schaltung durch manuelle Verringerung des Widerstands ändert.

Ein Rheostat kann auch durch ein Symbol dargestellt werden:

(Internationales Symbol eines Rheostats)

2. Aufbau eines Rheostats

Ähnlich wie ein Potentiometer besteht der Aufbau eines Rheostats aus drei Anschlüssen, von denen jedoch nur zwei genutzt werden.

Im Gegensatz zum Potentiometer sind zwei Anschlüsse an den Enden des Widerstandselements (Widerstandsdraht) fixiert, während der dritte als verstellbarer Widerstand dient.

Der Schleifkontakt (Wischer) gleitet entlang des Widerstandsmaterials (Drahtspule), was zu variierendem Widerstand führt.

Ein Rheostat wird auch als Drahtwiderstand bezeichnet, da die meisten Modelle drahtgebunden sind.

Typischerweise wird ein Widerstand durch Wickeln eines Nickel-Chrom-Drahts um einen keramischen Isolierkern hergestellt, der den Rheostat vor übermäßiger Hitze schützt, da er Energie in Wärme umwandelt.

(Schaltbild eines Rheostats)

Die drei Rheostat-Typen:

• Dreh-Rheostate: Drehen entlang eines kreisförmigen Widerstandspfads
• Lineare Rheostate: Linearer Widerstandspfad mit zwei festen Anschlüssen, Nutzung nur eines
• Voreingestellte Rheostate (Trimmer): Praktisch für Kalibrierung auf Leiterplatten

3. Wie funktioniert ein Rheostat?

Der Widerstand eines Rheostats hängt von der Länge des Widerstandspfads ab, den der Strom durchfließt. Steht der Schleifer nahe am Anfangsanschluss, ist der Widerstand minimal, da der Pfad kurz ist – wenig Strom wird blockiert, die meiste fließt durch.

Bewegt sich der Wischer weiter zum gegenüberliegenden Anschluss, steigt der Widerstand maximal an. Der längere Pfad blockiert mehr Strom, lässt weniger durch.

Rheostate werden in Watt, Ampere und ihrem Widerstandswert spezifiziert.

Wichtig: Ein Rheostat ändert nicht die Spannung; er regelt den Stromfluss in einer elektrischen Schaltung.

Der Wischer bewegt sich entlang des Widerstandspfads, wenn wir den äußeren Knopf von Hand verstellen.

Rheostate haben einen Widerstandsbereich – sie können keinen Widerstand außerhalb ihrer Nennwerte bieten.

(Ein Voltmeter)

4. Was bewirkt ein Rheostat?

Ein Rheostat arbeitet typischerweise in Stromkreisen, die hohe Ströme erfordern. Er fungiert entweder als veränderlicher Widerstand oder als Spannungsteiler in elektrischen Geräten.

Anwendungen von Rheostaten

Als veränderlicher Widerstand: Drehzahlregelung bei Ventilatoren und Dimmen von Glühlampen.

Die Lichtintensität wird durch Verringerung des Stromflusses in der Birne geändert. Erhöht sich der Rheostat-Widerstand, wird das Licht dunkler; bei erhöhtem Stromfluss und verringertem Widerstand wird die Birne heller. Mikroskope nutzen dies zur Lichtregelung bei der Probenbeobachtung.

Dasselbe Prinzip gilt für die Drehzahlregelung von Elektromotoren in Ventilatoren. Die Stromanpassung erfolgt innerhalb der Potentialdifferenz des Rheostats.

Rheostate erzeugen zusätzliche Wärme bei der Widerstandserzeugung – daher ihre Nutzung in Heizungen. Beispiel: Wärmequelle in Heizmatten oder Reptilien-Wärmelampen.

Auch in Lautstärkeregelungen einsetzbar.

(Eine Heizmatte)

5. Häufige Probleme beim Umgang mit Rheostaten

Ein Widerstand ist ein passives Zwei-Anschluss-Bauelement, das elektrischen Widerstand als Schaltungselement implementiert, während ein Rheostat den Strom ohne Schaltungsunterbrechung regelt.

(Eine Handvoll Widerstände)

Unterschied zwischen Potentiometer und Rheostat

Es ist wichtig, die Unterschiede zu kennen, da die Bauteile ähnlich funktionieren und aufgebaut sind. Die Unterschiede:

• Ein Potentiometer kann als Rheostat genutzt werden, ein Rheostat nicht als Potentiometer.
• Ein Potentiometer ist ein Drei-Anschluss-Widerstand, ein Rheostat ein Zwei-Anschluss-Widerstand.
• Rheostate variieren den Strom, Potentiometer variieren die Spannung.

Hier klicken für eine Video-Erklärung der Unterschiede.

(Potentiometer)

(Potentiometer-Symbol)

(Rheostat-Symbol)

Nachteile von Rheostaten

• Übermäßige Wärmeentwicklung bei Widerstand führt zu Leistungsverlust.
• Aufgrund großer Bauform passen sie nicht in moderne Geräte; Ersatz durch TRIACs und Thyristoren (SCRs).
• Rheostate sind weniger effizient als TRIACs.

Wie schließt man einen Rheostat in der Schaltung an?

Rheostate müssen in Reihenschaltung, nicht parallel, eingebaut werden. Grund: Strom nimmt den Weg des geringsten Widerstands.

Bei der Wahl zwischen einem weniger und einem mehr widerständigen Pfad wählt der Strom den weniger widerständigen.

Entsteht ein Parallelpfad, funktioniert der Rheostat nicht, da die Elektronen diesen Pfad nicht wählen – sie fließen durch den Serienpfad, der mehr Widerstand bietet.

Um ein Potentiometer von Drei- auf Zwei-Anschluss umzurüsten, muss ein Ende des Widerstandselements offen bleiben.

(Rheostat in Reihenschaltung)

Zusammenfassung

Kurz gesagt: Wir haben den Rheostat kennengelernt, die Unterschiede zu Potentiometer und Widerständen verstanden. Durch das Verständnis, wie Gleichspannung Rheostate beeinflusst, kennen wir die Leistungsanwendung in Schaltungen für Motoren. Bei Fragen kontaktieren Sie uns gerne.