Потенциометр как делитель напряжения

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Две 6-вольтовые батареи.
• Угольный грифель для карандашей механического типа.
• Потенциометр, однооборотный, от 5 кОм до 50 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack с № 271-1714 по 271-1716)
• Потенциометр, многооборотный, от 1 кОм до 20 кОм (каталог Radio Shack № 271-342, 271-343, 900-8583 или с 900-8587 по 900-8590)

Потенциометры представляют собой регулируемые делители напряжения с валом или ползунком для настройки коэффициента деления.

Они выпускаются как в панельном, так и в макетном (печатном) вариантах.

Для этого эксперимента подойдет любой тип потенциометра.

Если вы спасете потенциометр от старого радио или другого аудиоустройства, вы, скорее всего, получите так называемый звуковой конус потенциометр.

Эти потенциометры показывают логарифмическую зависимость между коэффициентом деления и положением вала.

Напротив, линейный потенциометр показывает прямую зависимость между положением вала и коэффициентом деления напряжения.

Я настоятельно рекомендую линейный потенциометр для этого эксперимента и для большинства экспериментов в целом.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 6:«Делительные схемы и законы Кирхгофа»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Чтобы проиллюстрировать, как использовать вольтметр
• Чтобы проиллюстрировать, как пользоваться омметром.
• Чтобы показать конструкцию и работу делителя напряжения.
• Чтобы проиллюстрировать, как последовательно складываются напряжения.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Начните этот эксперимент со схемы «грифель» карандаша. Карандаши используют стержень, сделанный из смеси графита и глины, а не свинца (металла), чтобы делать черные отметки на бумаге.

Графит, будучи посредственным проводником электричества, действует как резистор, подключенный к батарее двумя перемычками типа «крокодил».

Подсоедините вольтметр, как показано, и прикоснитесь красным щупом к графитовому стержню. Переместите красный щуп по длине стержня и обратите внимание на изменение показаний вольтметра.

Какое положение датчика дает наибольшее показание напряжения?

По сути, стержень действует как пара резисторов, соотношение между двумя сопротивлениями, установленное положением красного щупа по длине стержня:

Теперь измените подключение вольтметра к цепи, чтобы измерить напряжение на «верхнем резисторе» стержня карандаша, например:

Переместите черный щуп по длине стержня, обращая внимание на показания вольтметра.

В каком положении прибор может измерять наибольшее падение напряжения? Отличается ли это от предыдущей расстановки? Почему?

Изготовленные потенциометры заключают резистивную полоску внутри металлического или пластикового корпуса и обеспечивают своего рода механизм для перемещения «дворника» по длине этой резистивной полоски.

Вот иллюстрация конструкции поворотного потенциометра:

Некоторые поворотные потенциометры имеют спиральную резистивную полосу и скребок, который перемещается в осевом направлении при вращении, поэтому требуется несколько оборотов вала для перемещения скребка от одного конца диапазона потенциометра к другому. Многооборотные потенциометры используются там, где важна точная настройка.

Линейные потенциометры также содержат резистивную полосу, единственная разница заключается в направлении движения дворника.

Некоторые линейные потенциометры используют скользящий механизм для перемещения дворника, а другие - винт для облегчения многооборотного управления:

Следует отметить, что не все линейные потенциометры имеют одинаковое назначение контактов. На некоторых средний штифт - дворник.

Настройте схему с помощью потенциометра, изготовленного вручную, а не самодельного, сделанного из грифеля карандаша.

Вы можете использовать любую удобную форму конструкции. Измерьте напряжение аккумулятора при включении потенциометра и запишите это значение напряжения на бумаге.

Измерьте напряжение между дворником и концом потенциометра, подключенным к отрицательной (-) стороне аккумулятора.

Регулируйте механизм потенциометра, пока вольтметр не будет регистрировать ровно 1/3 от общего напряжения. Для 6-вольтовой батареи это будет примерно 2 вольта.

Теперь подключите две батареи последовательно, чтобы обеспечить на потенциометре примерно 12 Вольт.

Измерьте общее напряжение аккумулятора, а затем измерьте напряжение между теми же двумя точками на потенциометре (стеклоочиститель и отрицательная сторона).

Разделите измеренное выходное напряжение потенциометра на измеренное полное напряжение. Частное должно быть 1/3, такое же отношение деления напряжения, как было установлено ранее:

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Таблица потенциометров
• Рабочий лист схем делителя напряжения
• Таблица одновременных уравнений для анализа цепей