Принцип работы реостата

Это проволочные устройства, содержащие плотные катушки из прочной эмалированной проволоки, сопротивление которых изменяется ступенчато.

Содержание

Реостаты – это биполярные переменные резисторы, в конфигурации которых используется только один контакт клеммы и только контакт стеклоочистителя.

Неиспользуемую концевую клемму можно оставить неподключенной или подключить непосредственно к стеклоочистителю.

Это проволочные устройства, содержащие плотные катушки из толстого эмалированного провода, сопротивление которых изменяется ступенчато.

Изменяя положение стеклоочистителя на резистивном элементе, можно увеличивать или уменьшать значение сопротивления, тем самым регулируя ток.

Затем реостат используется для управления током путем изменения значения его сопротивления, превращая его в настоящий переменный резистор. Классическим примером использования реостата является управление скоростью модельной железной дороги или Scalextric, где величина тока, протекающего через реостат, регулируется законом Ома. Реостаты определяются не только по величине сопротивления, но и по способности регулировать мощность, поскольку P = I 2 * R.

Элементы в электрической цепи

Конструкция и принцип работы

Если мы рассмотрим конструкцию реостата, то необходимо упомянуть несколько основных частей:

Он представляет собой трубку, изготовленную из керамики;
На него наматывается металлическая проволока, концы которой подводятся к контактам, расположенным на противоположных концах керамической трубки;
над трубкой находится металлический стержень, на одной стороне которого установлен контакт;
подвижный контакт, который электрики называют ползунком, прикреплен к штанге.

А теперь о том, как все это работает. Обратите внимание на рисунок ниже.

Первое положение (a) – это контакт (подвижный) в середине. Это означает, что ток будет протекать только через половину устройства. Второе положение (b) указывает на то, что проводник полностью включен. Это означает, что его длина максимальна, поэтому его сопротивление также максимально, в то время как ток уменьшился. Очевидно, что чем выше сопротивление, тем меньше ток. Третья запись (c) противоположна: сопротивление уменьшается, а ток увеличивается.

Отметим, что керамическая трубка, используемая в конструкции реостата, полая внутри. Это важный элемент, который позволяет устройству охлаждаться по мере прохождения тока через проводник. Я бы добавил: говорят, что самые безопасные реостаты – это те, которые закрыты щитком.

Как реостат включается в электрическую цепь

Во-первых, это устройство подключается только последовательно в электрическую цепь. Во-вторых, один из контактов соединен с ползунком, который используется для регулировки тока в цепи. Однако следует отметить, что этот элемент управления может также использоваться для регулирования напряжения в электрической цепи. Здесь можно использовать несколько схем с одним или двумя резисторами. Очевидно, что чем меньше элементов в электрической цепи, тем она проще.

Реостаты являются универсальными устройствами. В настоящее время они используются не только для управления током и напряжением. Например, они устанавливаются в телевизорах для увеличения или уменьшения громкости. Смена каналов также косвенно связана с ними.

И еще одно. На электрических схемах обозначение этих устройств выглядит следующим образом:

На первом рисунке более подробно показана схема подключения, где красный прямоугольник – это провод, прикрученный к керамическому основанию. Синяя линия – это контакт, через который подается силовой кабель. Зеленая стрелка – это ползунок. Он направлен влево, что означает, что перемещение ползунка влево уменьшает сопротивление проводника. И наоборот, перемещение контакта вправо увеличивает сопротивление.

Второй рисунок более упрощенный. Это просто прямоугольник, который показывает, есть ли сопротивление, и стрелка, которая показывает, что его можно изменить.

Конечно, вся эта информация относится к простейшим элементам. Но следует отметить, что реостаты могут быть разными, все зависит от того, где они будут установлены. Существуют также различия в проводящем материале, образующем их подложку. Это может быть, например, углерод, металлы, жидкости и керамика. Кроме того, процесс охлаждения осуществляется с помощью воздуха или жидкости, которая может быть не только водой.

Обмотка ПК представляет собой тороидальную структуру, верхняя поверхность которой образует контактную дорожку. Роторный контактор вращается вокруг своей оси, касаясь катушки. Тороидальная катушка поддерживает непрерывность электрического тока на протяжении всего вращения катушки.

Принцип работы

Принцип действия постоянного тока можно проиллюстрировать на примере слайдерного устройства. Ползунок перемещается вдоль катушки по ее виткам. По бокам керамического цилиндра находятся две распорки, которые поддерживают горизонтальный стержень. Ползунок вставляется через отверстие в корпусе на эту горизонтальную ось, вдоль которой он свободно перемещается.

Ползунок притирается к виткам катушки двумя металлическими пластинами. Ток не может протекать непосредственно через катушки, а только вдоль катушки. Следовательно, работать может только та часть катушки, которая замкнута между входным контактом и ползунком. Это позволило решить проблему ограниченной длины проводников в проводном компьютере.

Чем ближе контактор находится к входному контакту катушки, тем меньше сопротивление постоянному току. В результате напряжение уменьшается, а ток в цепи увеличивается. Напряжение подается через катушку, а рабочий ток проходит через скользящие контакты. Контактор, по сути, разделяет ПК на два последовательно соединенных резистора.

Обратите внимание! Реостат обозначен на схеме в виде прямоугольника со стрелкой. Геометрическая фигура представляет собой катушку, а стрелка – ползунок.

Популярным типом реостата, используемым в промышленности и электрическом транспорте, например, в трамваях, является устройство в форме тора. Он регулируется путем вращения ползунка вокруг своей оси. При этом он проходит через обмотки, расположенные по тороидальной схеме.

Типы реостатов

Популярным типом реостата, используемым в промышленности и на электрическом транспорте, например, в трамваях, является устройство в форме тора. Он регулируется путем вращения ползунка вокруг своей оси. При этом он скользит по обмоткам, расположенным тороидально.

Тороидальная форма

Реостат тороидальной формы изменяет сопротивление практически без разрыва цепи. Его противоположностью является рычажный тип. Резисторы установлены на специальной раме и выбираются с помощью рычага. Каждое переключение сопровождается разрывом цепи. Кроме того, в системах с реостатами рычажного типа невозможно плавно регулировать сопротивление. Все операции переключения вызывают инкрементное изменение параметров сети. Шаг приращения зависит от количества резисторов на раме и диапазона регулировки.

Тип рычага

Подобно рычажным реостатам, вставные реостаты регулируют сопротивление ступенчато. Отличительной особенностью является возможность изменения параметров сети без разрыва цепи. Когда вилка находится в перемычке, большая часть тока протекает мимо резистора. Количество возможных переключателей зависит от размера хранилища. Вытаскивание вилки перенаправляет ток на резистор.

Реостат плунжера

Специальные типы – это трубчатые устройства и жидкостные реостаты. Из-за ряда недостатков эти устройства не получили широкого распространения. Жидкостные реостаты можно встретить только во взрывоопасных средах, где они выполняют роль контроллеров двигателей. Трубчатые реостаты можно встретить только в лабораториях и на уроках физики, поскольку их надежность и точность недостаточны для общего использования.

Величина, определяющая тип материала и его способность проводить электричество, называется удельным сопротивлением (p). Существует также обратная величина удельного сопротивления. Она называется проводимостью (σ) и связана с p следующей формулой: p = 1 / σ. При проведении расчетов необходимо также учитывать зависимость электрического сопротивления материала от других физических величин или факторов:

Общая информация

Электрический ток – это движение свободно заряженных частиц под воздействием электромагнитного поля. Каждое вещество состоит из атомов, которые посредством ковалентных связей образуют кристаллическую решетку. Когда электрический ток проходит через проводник, его молекулы взаимодействуют с узлами кристаллической решетки. Носители заряда обладают кинетической энергией (Ek), которая зависит от массы частицы (m) и ее скорости (V3). Он определяется по формуле: Эк = m * sqr (V3) / 2.

Когда частицы сталкиваются с узлами кристаллической решетки, происходит полная или частичная передача энергии атому.

Однако энергетический потенциал свободного носителя заряда обновляется, поскольку он находится под постоянным воздействием электромагнитного поля. Процесс взаимодействия частиц с атомами повторяется определенное количество раз, пока электромагнитное поле не прекратится или частица не пройдет полностью через проводник. Это физическое явление называется электрическим сопротивлением или проводимостью. Последнее является обратной величиной сопротивления. Сопротивление обозначается буквой “R”, а проводимость – “G”.

Единицей измерения сопротивления является ом. Он рассчитывается по специальным формулам или измеряется с помощью электронного измерительного прибора, называемого омметром.

Физическая зависимость

Величина R зависит от числа свободных носителей, количество которых определяется из электронной формулы вещества. Это можно определить по периодической таблице химических элементов Д. Менделеева. Вещества классифицируются в зависимости от их проводимости следующим образом: проводники, полупроводники и изоляторы (непроводники).

Проводниками являются все металлы, электролиты и ионизированные газы.

В металлах носителями заряда являются свободные электроны, в электролитах – анионы и катионы, а в ионизированных газах – электроны и ионы. Полупроводники способны проводить электричество при определенных условиях. В полупроводниках носителями заряда являются свободные электроны и дырки. Изоляторы или диэлектрики не могут проводить электричество, поскольку в их структуре полностью отсутствуют свободные носители заряда.

Величина, определяющая тип материала и его способность проводить электричество, называется удельным сопротивлением (p). Существует также обратная величина удельного сопротивления. Это называется удельным сопротивлением (σ) и связано с p следующей формулой: p = 1 / σ. При проведении расчетов важно учитывать зависимость электрического сопротивления материала от других физических величин или факторов, к которым относятся:

геометрические элементы;
электрические величины;
температурные значения.

Эти три группы факторов необходимо учитывать при изготовлении реостатов, резисторов и других элементов резистивной нагрузки. Все факторы также следует учитывать при ремонте и проектировании оборудования, поскольку просчеты могут привести к выходу из строя радиооборудования.

Геометрия материала

Геометрия проводника включает в себя его длину (L) и площадь поперечного сечения (S). Значение S может быть рассчитано с помощью абстрактного алгоритма, который будет работать для всех форм проводников и полупроводников. Он имеет следующую форму:

Визуально определите форму поперечного сечения (круг, прямоугольник или квадрат).
Найдите формулу для нахождения площади поперечного сечения фигуры в справочниках или в Интернете.
Измерьте необходимые геометрические параметры (например, диаметр) и подставьте их в формулу.
Выполнять математические расчеты.

Если провод скручен (состоит из нескольких проводников), рассчитайте площадь поперечного сечения одного проводника, а затем умножьте эту площадь на количество проводников. Из всего этого можно вывести зависимость между величиной сопротивления и типом вещества, длиной и площадью поперечного сечения проводника: R = p * L / S.

Физический смысл этой связи таков: электрический ток проходит по проводнику, тип которого определяется параметром p, а его частицы проходят через определенную длину L с площадью поперечного сечения S (при малой площади поперечного сечения чаще происходят столкновения электронов с узлами кристаллической решетки).

Однако геометрические параметры не являются единственными факторами, влияющими на величину проводимости материала.

Влияние электрических параметров

Чтобы рассмотреть влияние тока и напряжения на R, необходимо обратить внимание на закон Ома. В нем есть две формулы, которые можно использовать для расчетов: для полной цепи или участка цепи. Закон Ома для полной цепи показывает зависимость величины тока (i) от электродвижущей силы (e) и величины R, которая состоит из суммы внутреннего сопротивления (Rinut) и внешнего сопротивления (Rвнеш).

Переменная Rinut – это внутреннее сопротивление источника питания (генератора, батареи, трансформатора и т.д.). Внутри – это сопротивление всех электрических нагрузок и соединительных проводов. Закон Ома для полной цепи связывает все эти величины следующим соотношением i = e / (Rвнеш + Rвнут).. Рвнеш определяется по формуле: Рвнеш = (e / i) – Ринут.

Для сечения цепи зависимость для нахождения сопротивления упрощается, поскольку ЭДС и Rinut не учитываются. Этот закон показывает прямо пропорциональную зависимость между током (I) и напряжением (U), и обратно пропорциональную – от величины сопротивления R: I = U / R. В некоторых случаях этих факторов может быть недостаточно для точных расчетов, так как существует еще одна зависимость – температурные характеристики материала.

Влияние температуры на проводимость

Удельное сопротивление влияет на проводимость материала, но является функцией температуры. Для доказательства этой гипотезы нам необходимо собрать электрическую цепь, состоящую из следующих элементов: лампочка, источник питания (12 В), кусок нихромовой проволоки и амперметр. Источник питания может быть выбран любой.

Важно, чтобы напряжение было не выше номинальной разности потенциалов лампы, т.е. батарея 12 В, и лампа тоже должна быть 12 В. Компоненты схемы соединены последовательно. Желательно положить на кирпич кусок проволоки, так как при прохождении электрического тока через нихром он будет нагреваться.

Амперметр необходим для контроля величины тока, которая изменяется с течением времени. Лампа является световым “индикатором”, позволяющим визуально наблюдать за увеличением сопротивления. Яркость его свечения будет постепенно ослабевать. При протекании тока через цепь происходит визуальное подтверждение закона Ома для данного участка цепи. При увеличении R ток уменьшается. Зависимость удельного сопротивления p зависит от следующих переменных:

Табличное значение удельного сопротивления (p0), рассчитанное при температуре +20 градусов Цельсия.
Температурный коэффициент “a”, который принимается больше 0 (a > 0) для металлов и меньше 0 (a < 0) для электролитов.

Табличное значение p0 можно найти в специальных учебниках по электротехнике или в Интернете. Температурная зависимость p описывается следующей зависимостью: p = p0 * [1 + a * (t – 20)]. При необходимости p можно подставить в формулу длины и сечения для R: R = p0 * [1 + a * (t – 20)] * L / S.

Нет смысла проводить точные расчеты сопротивления, но эти характеристики необходимо учитывать при конструировании и ремонте различных устройств.

Сопротивление следует измерять омметром, но радиолюбители рекомендуют использовать мультиметр. Это комбинированный измерительный прибор, измеряющий не только сопротивление, но также ток и напряжение. Существуют модели, которые могут измерять частоту, проверять полупроводники и т.д.

А. Линейные реостаты

Напишите некоторые различия между реостатом и потенциометром?

1. как оцениваются реостаты?

Реостаты имеют номиналы – в амперах и ваттах. Существует также значение сопротивления. Например, 50 Вт – 0,15 А, 100 кОм. Это означает, что максимальный ток, который может быть измерен, составляет 0,15 А. Сопротивление реостата будет варьироваться от 0 до 100 кОм.

2 Как выбрать реостат по номиналу?

При выборе реостата номинальный ток более важен, чем номинальная мощность.

Это ток, который ограничивает мощность, которую будет генерировать устройство при любом значении сопротивления. Выбирайте реостаты с номинальным током, превышающим или равным фактическому требуемому току в цепи.

3 В чем разница между резисторами и реостатами?

Резистор – это пассивный электронный компонент, который уменьшает ток за счет сопротивления. Реостаты, с другой стороны, представляют собой переменные резисторы, которые при необходимости выдают различные значения сопротивления.

4 Какова функция реостата в электрической цепи?

A. Уменьшает ток
Б. Увеличивает текущий
C. Уменьшает силу тока
D. Это делает ток в цепи постоянным.
E. Все вышеперечисленное.

Правильный ответ – E. Все вышеперечисленное. Используя закон Ома, мы можем найти ответ на этот вопрос. Согласно закону Ома, V = IR, где V – приложенное напряжение, I – ток, а R – сопротивление. Реостат обеспечивает переменное значение сопротивления; поэтому он может увеличивать, уменьшать и ограничивать ток. При постоянном значении сопротивления ток остается постоянным. Поэтому все варианты верны.

5. можно ли использовать реостаты в качестве потенциометров?

Ответ – нет, но есть способ сделать это. Реостат – это двухполюсное устройство, а потенциометр – трехполюсное, поэтому это кажется невозможным. Но если реостат имеет три встроенные клеммы, неиспользуемую клемму можно подключить к схеме, чтобы использовать его в качестве потенциометра.

6. можно ли использовать потенциометры в качестве реостатов?

Да, потенциометр можно использовать в качестве реостата. Потенциометр регулирует напряжение в цепи. Потенциометр имеет три клеммы. Одна клемма должна быть подключена к стеклоочистителю, а другая должна оставаться неподключенной.

7 Каковы недостатки использования реостата?

Существует несколько недостатков использования этого устройства. Некоторые из них

A. Основным недостатком этого устройства является то, что оно выделяет чрезмерное тепло, что приводит к потере мощности.

Б. Он имеет большие размеры и не подходит для современных приборов. Поэтому реостаты не используются – в современной технике. Хотя в роторах и различных лабораторных экспериментах они незаменимы. Некоторые заменители реостатов – симисторы, SRC и т.д. Д.

8. какой тип конуса имеет реостат?

Реостат имеет конус линейного типа. Конусность – это зависимость между сопротивлением и положением скольжения. Это одна из самых важных частей устройства.

9 Как используется реостат в мосту Уитстоун?

Мост Уитстоуна используется в лабораториях для измерения среднего значения сопротивления. Реостаты нашли свое применение в мостах Уитстона для определения величины неизвестного сопротивления в неравновесных условиях. Максимальное сопротивление, которое может обеспечить реостат, равно максимальному сопротивлению, которое может измерить установленный мост Уитстоуна.

10 Почему дроссель с катушкой лучше реостата в цепях переменного тока?

Реостат – это резистивный элемент. Он оказывает сопротивление и выделяет избыточное тепло. Это приводит к потере электрической энергии. С другой стороны, дроссельная катушка по своей сути является индуктивным элементом. Он сохраняет ту же мощность, но изменяет напряжение в соответствии с законом Фарадея. Вот почему катушка дроссельной заслонки лучше.

11. изменяет ли реостат напряжение?

Нет, реостат не изменяет напряжение в цепи. Одним из условий работы реостата является поддержание постоянного напряжения. Согласно закону Ома – V = IR, где V – напряжение, I – ток, а R – сопротивление. Для изменения силы тока мы используем реостат. Одним из условий работы реостата является поддержание постоянного напряжения. Только тогда он может изменить ток в цепи.

12 Поляризован ли вывод реостата?

Реостат – это устройство с тремя клеммами, две из которых неподвижны, а одна подвижна. Клеммы не имеют полярности. Таким образом, можно подключить любую клемму.

Фотография автора на обложке: Pinterest

Последние публикации из раздела Электронная техника

Я энтузиаст электроники и в настоящее время занимаюсь электроникой и коммуникациями.
Мне очень интересно изучать современные технологии, такие как искусственный интеллект и машинное обучение.
Мои статьи посвящены предоставлению точных и своевременных данных для всех учащихся.
Мне доставляет огромное удовольствие, когда я могу помочь кому-то получить знания.

Читайте далее: