Site Loader

Содержание

Как на электрической схеме обозначается реостат. Реостат – это управляющий прибор, способный изменять силу тока и напряжение

Прибор, способный справляться с изменением сопротивления, принято называть реостатом. Структурно он представлен набором резисторов, которые подключены между собой ступенчато, и может обеспечивать непрерывное изменение сопротивления. В отдельную категорию выделяются устройства, осуществляющие плавное регулирование без разрыва сети. Чтобы определиться, для чего нужен реостат, нужно детальнее рассмотреть его особенности и принцип работы.

Описываемые приспособления универсальны в применении. В зависимости от непосредственного назначения их принято разделять на такие виды:

Важно! Реостаты применяются в качестве ограничителей тока в обмотках возбуждения электромашин с постоянным током.

Таким способом выравниваются сильные перепады электрического тока, а также динамические перегрузки, влекущие повреждение привода и всего механизма, подведенного к нему. Обеспечение подходящего сопротивления в момент запуска продлевает эксплуатационный срок коллектора и щеток.

В отдельную группу выделяются потенциометры. Они представляют собой делители напряжения, в основу которых заложены переменные резисторы. Такие приборы дают возможность применять в электронных схемах разное напряжение без дополнительных блоков питания, трансформаторов. Регулирование силы тока посредством реостата часто задействуется в радиотехнической сфере. Ярким тому примером выступает изменение громкости в динамиках.

Описываемые приспособления похожи по своему функциональному назначению. Конструктивно и визуально самым простым считается реостат ползункового типа. Он подсоединяется к цепи с помощью верхней и нижней клеммы. Прибор сконструирован таким способом, что ток поступает по всей длине провода, а не в поперечном направлении витков. Это осуществляется благодаря надежной изоляции проводников.

Важно! Большинство положений бегунка используют только часть реостата. При изменении длины проводника осуществляется регулировка силы электротока в рабочей цепи. С целью предупреждения преждевременного износа витков ползунок оснащается скользящим контактом (колесико или стержень из графита).

Часто реостат применяют для регулирования в цепи вместо потенциометра. В таком случае выполняется его подключение с помощью трех клемм. В нижней части две из них являются входом, соединяются с источником напряжения. Одна нижняя клемма и верхняя свободная используются в качестве выхода. Когда происходит передвижение ползунка, напряжение без труда регулируется.

Реостат имеет свойство функционировать в балластном режиме, в чем может возникнуть необходимость при создании активной нагрузки во время потребления энергии. В такой ситуации рекомендуется учитывать рассеивающие способности используемого агрегата. Если есть избыточное тепло, прибор выходит из строя. При подключении в электросеть нужно правильно рассчитать рассеиваемую мощность реостата, если требуется, создать достаточное и правильное охлаждение.

Большой популярностью пользуются реостаты, имеющие внешнее оформление в виде тора. Основная сфера их применения — электротранспорт (трамваи), промышленная отрасль. Регулирование осуществляется путем перемещения ползунка по кругу. Передвижение такой детали выполняется по обмоткам, которые расположены тороидально.

Устройство, выполненное по принципу тора, видоизменяет сопротивление практически без разрыва цепи. Его противоположностью является агрегат рычажного типа. Принцип работы такого реостата основан на том, что резисторы закреплены на специальной раме, они выбираются посредством специального рычага. При любой коммутации происходит разрыв контура.

Схемы, в которых задействуется рычажный прибор, лишены плавной регулировки сопротивления. Какие-либо переключения влекут за собой поступательное изменение показателей в сети. Что касается дискретности шагов, она зависит от диапазона регулировки и численности резисторов, присутствующих на раме.

Еще одной разновидностью выступают штепсельные реостаты, с помощью которых осуществляется ступенчатая регулировка сопротивления. Основное отличие — изменение параметров внутри сети без предварительного разрыва цепи. Когда штепсель поступает на перемычку, основная доля тока идет без сопротивления. Перенаправление тока на резистор осуществляется путем вытаскивания штепселя.

Жидкостные и ламповые приспособления относятся к специфическим видам реостатов. Ввиду наличия определенных недостатков они имеют узкую, специализированную сферу применения:

  1. Приборы жидкостного типа задействуются во взрывоопасной сфере в качестве управляющих деталей двигателя.
  2. Ламповые изделия характеризуются малой точностью и надежностью. Часто используются в учебных заведениях на уроках физики, в лабораториях, исследовательских центрах.

Определив, для чего предназначены реостаты, следует подробнее рассмотреть их составляющую сторону. В зависимости от материала, используемого на производстве, выделяются следующие установки:

  • керамические — особенность заключается в применении при небольших мощностях;
  • металлические — нашли широкое потребление в разных направлениях деятельности человека;
  • угольные — их основное использование в промышленности.

Важно! Тепло отводится масляным, водяным или воздушным путем. Если нет возможности рассеивания тепла с рабочей поверхности, задействуется жидкостное охлаждение. Теплоотдача может повышаться за счет применения вентилятора и радиатора.

Напряжение, сила тока в рабочей цепи, положение ползунка в реостате и оказываемое им сопротивление находятся в непосредственной зависимости. Такая особенность положена в основу датчика угла поворота. В подобном приборе конкретная электрическая величина соответствует определенному положению ротора.

В настоящее время подобные датчики заменяются усовершенствованными оптическими и магнитными аналогами. Причиной тому выступает неустойчивость зависимости сопротивления и угла по отношению к температурному действию. Постепенное вытеснение датчиков реостатного типа еще обусловлено переходом на цифровые, более удобные системы. Сегодня резистивные измерители задействуются в схемах, где присутствуют аналоговые сигналы.

Зная, для чего нужны реостаты электрического типа, легко можно объяснить их широкое использование в автомобилестроении, технике, промышленности. Сопротивление необходимо для работы радиотехники, при запуске электродвигателей, они применимы в виде активной нагрузки. Выход из строя небольшого прибора может повлечь сбой работы всей системы. В этом и заключается важность реостатов

Прибор был разработан учёным Иоганном Христианом Поггендорфом. Так что же такое реостат и для чего он необходим?

Что такое реостат

Реостат имеет достаточно простую конструкцию

Реостатом называют электрический аппарат, состоящий из резисторов и устройства, с помощью которого осуществляется регулирование сопротивления всех включённых резисторов. Данный прибор является универсальным: он способен не только управлять силой тока и напряжением, но и устанавливать громкость звука в телевизорах.

Устройство реостата

Керамический цилиндр обматывается металлическим проводником, называемым обмоткой. Его концы выводятся к клеммам. Это небольшие по размеру зажимы, к которым крепится верхний стержень, выполненный из металла. Вдоль этого стержня и обмотки перемещается скользящий контакт, который специалисты зовут ползунком. Благодаря данным элементам и осуществляется работа реостата.

Стоит отметить, что керамический цилиндр полый. Эта особенность позволяет аппарату охлаждаться, предотвращает перегревы, делая прибор более безопасным.

Для чего он нужен

Реостат является лучшим способом контроля и регулирования силы тока. Аппарат меняет сопротивление, способен изменять напряжение в электрической цепи, что позволяет регулировать функционирование электродвигателя в швейной машине, громкость радиоприёмника, телевизора.

Реостат позволяет регулировать и менять силу тока и напряжение

Реостат активно применяется при создании электрических приборов. Благодаря такому элементу силу тока и напряжения можно контролировать, преотвращая перегревы.

Соберём цепь, изображённую на рисунке. Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром. Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

В цепь источника тока по очереди будем включать различные проводники, например, никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины. Выполнив указанные опыты, мы установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление.
В следующем эксперименте по очереди будем включать никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения). Установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше.

В третьем эксперименте по очереди будем включать никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины. Установим, что никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.
Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил:

Сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

Обрати внимание!

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т.е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т.е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причём у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход её в другой сосуд по толстой трубке произойдёт гораздо быстрее, чем по тонкой, т.е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т.е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Причиной наличия сопротивления у проводника является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки проводника. Из-за различия в строении кристаллической решётки у проводников, выполненных из различных веществ, сопротивления их отличаются друг от друга. Для характеристики материала вводят величину, которую называют удельным сопротивлением.

Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной \(1\) м и площадью поперечного сечения \(1\) м².

Введём буквенные обозначения: \(ρ\) — удельное сопротивление проводника, \(l\) — длина проводника, \(S\) — площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника \(R\) выразится формулой:

R = ρ ι S .

Из этой формулы можно выразить и другие величины:

ι = RS ρ , S = ρ ι R , ρ = RS ι .

Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является \(1\) Ом, единицей площади поперечного сечения — \(1\) м², а единицей длины — \(1\) м, то единицей удельного сопротивления будет:

1 Ом ⋅ 1 м 2 1 м = 1 Ом ⋅ 1 м, т.е. Ом ⋅ м.

Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:

1 Ом ⋅ 1 мм 2 1 м, т.е. Ом ⋅ мм 2 м.

В таблице приведены значения удельного сопротивления некоторых веществ при \(20\) °С.

Обрати внимание!

Удельное сопротивление с изменением температуры меняется.

Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.

Обрати внимание!

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.

При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.
Во многих случаях нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов — веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в \(40\) раз большее, чем алюминий.

Обрати внимание!

Стекло и дерево имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток и являются изоляторами.

На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая её то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприёмника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.

Для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы — реостаты.

Простейшим реостатом может служить проволока из материала с большим удельным сопротивлением, например, никелиновая или нихромовая. Включив такую проволочку в цепь источника электрического тока через контакты А и С и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать или увеличивать длину включённого в цепь участка АС. При этом будет меняться сопротивление цепи, а следовательно, и сила тока в ней, это покажет амперметр.

Реостатам, применяемым на практике, придают более удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением. Один из реостатов (ползунковый реостат) изображён на рисунке.

В этом реостате никелиновая проволока намотана на керамический цилиндр. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки. От трения ползунка о витки слой окалины под его контактами стирается, и электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, а через него в стержень, имеющий на конце зажим \(1\). С помощью этого зажима и зажима \(2\), соединённого с одним из концов обмотки и расположенного на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь. Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включённого в цепь.

Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R . Если изменять сопротивление проводника R , тогда будет меняться сила тока.

Сопротивление зависит от длины L , от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.

Разберем цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.

Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.

Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.

Устройство реостата

На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.

Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.

Принцип действия

Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.

Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.

Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.

При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.

На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.

Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.

Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.

Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.

Виды и особенности реостатов
Реостат в виде тора

Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.

Рычажные реостаты

Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.

Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.

Штепсельные

Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.

Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.

Материалы и охлаждение

Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:

  • Угольные.
  • Металлические.
  • Жидкостные.
  • Керамические.

Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:

  • Воздушные.
  • Жидкостные.

Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.

Металлические реостаты

Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.

В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.

Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.

Масляные

Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.

Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.

На уроке рассматривается прибор под названием реостат, сопротивление которого можно изменять. Подробно рассматривается устройство реостата и принцип его работы. Показывается обозначение реостата на схемах, возможные варианты включения реостата в электрическую цепь. Приводятся примеры применения реостата в повседневной жизни.

Тема: Электромагнитные явления

Урок: Реостаты

На предыдущих уроках мы говорили, что существуют не только потребители и источники электрического тока, но еще и так называемые элементы управления. Одним из важных элементов управления является реостат или любой другой прибор, основанный на его действии. В реостате используется проводник из заранее известного материала с определенной длиной и сечением, а значит, мы можем узнать его сопротивление. Принцип работы реостата основан на том, что мы можем изменять это сопротивление, следовательно, можем регулировать силу тока и напряжение в электрических цепях.

Рис. 1. Устройство реостата

На рисунке 1 представлен реостат без оболочки. Это сделано для того, чтобы можно было посмотреть все его части. На керамическую трубу (1) намотан провод (2). Его концы выведены к двум контактам (3а). Также имеется штанга, в конце которой расположен контакт (3б). По этой штанге движется скользящий контакт (4), так называемый «ползун».

Если расположить скользящий контакт посередине (рис. 2а), то будет задействована только половина проводника. Если передвинуть этот скользящий контакт дальше (рис. 2б), то будет задействовано больше витков провода, следовательно, его длина возрастет, сопротивление увеличится, а сила тока уменьшится. Если же передвинуть «ползун» в другую сторону (рис. 2в), то, наоборот, сопротивление уменьшится, и сила тока в цепи возрастет.

Рис. 2. Реостат

Внутри реостат полый. Это необходимо, поскольку при протекании тока реостат нагревается, а эта полость обеспечивает быстрое охлаждение.

Когда мы изображаем схему (рисунок электрической цепи), то каждый элемент обозначается определенным символом. Реостат обозначается следующим образом (рис. 3):

Рис. 3. Изображение реостата

Красный прямоугольник соответствует сопротивлению, синий контакт — подводящий к реостату провод, зеленый — скользящий контакт. При таком обозначении легко понять, что при движении ползунка влево сопротивление реостата уменьшится, а при движении вправо — увеличится. Также может использоваться следующее изображение реостата (рис. 4):

Рис. 4. Еще одно изображение реостата

Прямоугольник обозначает сопротивление, а стрелка — то, что его можно изменять.

В электрическую цепь реостат включается последовательно. Ниже приведена одна из схем включения (рис. 5):

Рис. 5. Включение реостата в цепь с лампой накаливания

Зажимы 1 и 2 подключаются к источнику тока (это может быть гальванический элемент или подключение к розетке). Стоит обратить внимание, что второй контакт должен быть подключен к движущейся части реостата, которая позволяет менять сопротивление. Если увеличивать сопротивление реостата, то накал лампочки (3) будет уменьшаться, а значит, ток в цепи тоже уменьшается. И, наоборот, при уменьшении сопротивления реостата лампочка будет гореть ярче. Этот метод часто используется в выключателях для регулировки интенсивности освещения.

Реостат также можно использовать для регулировки напряжения. Ниже представлены две схемы (рис. 6):

Рис. 6. Включение резистора в цепь с вольтметром

В случае использования двух сопротивлений (рис. 6а) мы снимаем определенное напряжение со второго резистора (устройство, которое основано на сопротивлении проводника), и таким образом, как бы регулируем напряжение. При этом надо точно знать все параметры проводника для правильной регулировки напряжения. В случае с реостатом (рис. 6б) ситуация заметно упрощается, поскольку мы можем непрерывно регулировать его сопротивление, а значит, и изменять снимаемое напряжение.

Реостат — достаточно универсальный прибор. Кроме регулировки силы тока и напряжения, он также может использоваться в различных бытовых приборах. Например, в телевизорах регулировка громкости происходит с помощью реостатов, переключение каналов в телевизоре также неким образом связано с использованием реостатов. Также стоит обратить внимание, что для безопасности лучше использовать реостаты, снабженные защитным кожухом (рис. 7).

Рис. 7. Реостат в защитном кожухе

На этом уроке мы рассмотрели строение и применение такого элемента управления, как реостат. На следующих уроках будут решаться задачи, связанные с проводниками, реостатами и законом Ома.

Список литературы

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. — М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.
  1. Центр образования «Технологии обучения» ().
  2. Школьный демонстрационный физический эксперимент ().
  3. Электротехника ().

Домашнее задание

  1. Стр. 108-110: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  2. Как можно регулировать накал лампы с помощью реостата?
  3. Всегда ли при движении ползунка реостата вправо сопротивление будет уменьшаться?
  4. Чем обусловлено применение именно керамической трубы в реостате?

Физика 8 класс. Электрические цепи. Реостат :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Для того чтобы создать электрический ток, необходимо составить замкнутую электрическую цепь из электрических приборов.

Элементы электрической цепи соединяются проводами и подключаются к источнику питания.
Самая простая электрическая цепь состоит из :

1. источника тока  
2. потребителя электроэнергии (лампа, электроплитка, электродвигатель, электробытовые приборы)
3. замыкающего и размыкающего устройства (выключатель, кнопка, рубильник)
4. соединительных проводов  


Чертежи, на которых показано, как электрические приборы соединены в цепь, называются электрическими схемами.

На электрических схемах все элементы электрической цепи имеют условные обозначения.

1 — гальванический элемент.  
2 — батарея элементов  
3 — соединение проводов  
4 — пересечение проводов на схеме без соединения  
5 — зажимы для подключения  
6 — ключ  
7 — электрическая лампа  
8 — электрический звонок  
9 — резистор ( или иначе «сопротивление2)  
10- нагревательный элемент  
11 — предохранитель  

РЕОСТАТ

Существуют сопротивления, величину которых можно плавно изменять.
Это могут быть переменные резисторы или сопротивления, называемые реостатами.

Таким образом, реостаты — это приборы, сопротивление которых можно регулировать.
Они применяются тогда, когда необходимо менять силу тока в цепи.
Реостат отличается от переменного резистора своей конструкцией и большой мощностью.

Устали? — Отдыхаем!

Реостат в электрической цепи — Физика дома

Автор: admin. Рубрики: Задачи 27 (С1). Опубликовано: Декабрь 27th, 2012

Задача с1 из раздела «Анализ электрических цепей, содержащих реостат».

На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра.
Составьте принципиальную электрическую схему этой цепи и, используя законы постоянного тока, объясните, как изменятся (увеличатся или уменьшатся) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

Для ответа на вопрос, поставленный в задании, прежде всего необходимо определить, какие элементы включены в цепь.

Цепь, представленная на фото, состоит из последовательно соединенных источника тока, реостата, амперметра, резистора. Параллельно источнику тока подключен вольтметр, который измеряет напряжение на внешнем участке цепи, когда ключ замкнут.

Электрическая схема будет иметь следующий вид.

Далее мысленно перемещаем ползунок реостата вправо. Сопротивление реостата будет уменьшаться, и следовательно, согласно закону Ома для полной цепи, сила тока в цепи будет увеличиваться.

Чтобы ответить на второй вопрос задачи про показания вольтметра, необходимо вспомнить формулу для определения напряжения на участке цепи. Из закона Ома для участка цепи, имеем

где (Rp+R) — сопротивление участка, состоящее из реостата и резистора, на котором измеряется напряжение.

При уменьшении сопротивления реостата, числитель в последнем уравнении убывает быстрее знаменателя дроби. Следовательно, можно сделать вывод, что показания вольтметра уменьшаются.

 

 

Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.

Написать комментарий

Как обозначается реостат на схеме. Реостат и методы его включения

Закон Ома наглядно показывает, что силу тока в цепи можно изменять путем включения в нее электрического аппарата – резистора или реостата, имеющего некоторое электрическое сопротивление. Этим свойством широко пользуются в практике для регулирования и ограничения тока в двигателях, генераторах и других электрических устройствах.

Резисторы и реостаты (рисунок 8) обычно изготовляют из проволоки или ленты, материалом для которой служат сплавы металлов, обладающие высоким удельным сопротивлением (константан, никелин, манганин, фех­раль), что дает возможность для изготовления этих аппаратов применять про­волоку наименьшей длины. В устройствах радиотехники и электроники часто применяют резисторы, выполненные из графита.

Рисунок 8 – Устройство реостатов:

а – с плавным изменением сопротивления, б – со ступенчатым изменением сопротивления, в – из чугунных пластин, г – из фехралевой ленты

Реостат r может быть включен в цепь между источником и приемни­ком r н электрической энергии (рисунок 9а ). В этом случае при изменении сопротивления реостата, например, вследствие перемещения подвижного контакта изменяется сила тока I , проходящего через источник и приемник. Этот ток протекает только по части реостата. Однако реостат можно вклю­чить в цепь таким образом, чтобы ток проходил по всему его сопротивлению, а к приемнику ответвлялась только часть тока источника. В этом случае два крайних зажима 1 и 2 реостата (рисунок 9б ) подключают к источнику элек­трической энергии, а один из этих зажимов, например 2 , и подвижной кон­такт реостата 3 присоединяют к приемнику r н . Очевидно, что при таком включении к приемнику будет подаваться напряжение U , которое зависит от сопротивления части реостата, включенной между зажимом 2 и подвижным контактом.

Рисунок 9 – Схемы включения реостатов:

а – последовательно в цепь приемника электрической энергии, б – в качестве делителя напряжения

Следовательно, передвигая подвижной контакт реостата, можно изме­нять напряжение U , подводимое к приемнику.

Реостат, включенный по схеме, показанной на рисунке 9б , называется делителем напряжения или потенциометром. Если сопротивление приемника относительно велико по сравнению с сопротивлением реостата, то напряже­ние на зажимах приемника

где r 1 и r 2 – сопротивления частей реостата.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из чего состоит электрическая цепь?

2. Какие приборы могут выступать в качестве источников и приемников энергии?

3. Внешний и внутренний источник электрической энергии.

4. Что называется электрическим током, силой тока? Направление тока. Какой ток называется переменным, постоянным?

5. Электропроводность вещества: разделение на проводники, диэлектрики, полупроводники.

6. Что называется электрическим полем?

7. Что такое напряженность электрического поля?

8. Что такое энергия электрического поля?

9. Понятие электрического потенциала.

10. Что называется электрическим напряжением?

Люди, которые связаны каким-то образом с физикой, электроникой, радиотехникой, часто сталкиваются с таким элементом, как реостат. А другие совершенно не имеют понятия об этом. Данная статья поможет разобраться с реостат и для чего он нужен.

Определение и виды

Итак, реостат — это аппарат, состоящий из нескольких резисторов и устройства, при помощи которого регулируется сопротивление всех включенных резисторов.

Виды реостатов зависят от их назначения:

  • Бывают пусковые реостаты тока, которые служат для запуска электродвигателей переменного или же
  • Пускорегулирующий реостат нужен для запуска частоты вращения электрических двигателей с постоянным током и ее регулирования.
  • Балластный или нагрузочный реостат — электрический аппарат для поглощения энергии, нужной при регулировании нагрузки генератора или же при проверке этого генератора.
  • Реостат возбуждения необходим для того, чтобы регулировать ток, находящийся в обмотках электрических машин переменного либо постоянного тока.

Материал и охлаждение

Одним из главных элементов, определяющих конструкцию элемента, является тот материал, из которого состоит реостат. И по этой причине можно разделить реостаты на керамические, жидкостные, металлические и угольные. Электроэнергия в резисторах преобразуется в теплоту, которая от них должна отводиться. Поэтому у реостатов бывает воздушное и жидкостное охлаждение. Второй тип может быть водяным или масляным. Воздушный тип применяется для любой конструкции реостата. Жидкостный же лишь для металлических, так как их резисторы обтекаются жидкостью или полностью в нее погружаются. Нужно при этом знать, что жидкость, используемая для охлаждения, может и даже должна сама охлаждаться или воздухом, или жидкостью.

Металлические реостаты

Что такое реостат из металла? Это элемент, имеющий воздушный тип охлаждения. Такие реостаты наиболее распространены, так как их наиболее легко можно приспособить к самым разным рабочим условиям. Это относится как к тепловым и электрическим характеристикам, так и к параметрам конструкции. Они могут изготавливаться со ступенчатым или непрерывным типом изменения сопротивления.

Переключатель является плоским. В нем есть подвижный контакт, который скользит по контактам неподвижным в одной и той же плоскости. Те контакты, которые не двигаются, выполнены в форме болтов, имеющих плоские головки цилиндрического или полусферического типа в форме пластин либо шин, которые расположены по дуге в один ряд или два. Тот контакт, который двигается, называется щеткой. Он может быть рычажным или мостиковым по своему типу выполнения.

Еще есть разделение на самоустанавливающийся и несамоустанавливающийся. Последний вариант по конструкции проще, но, так как контакт часто нарушается, он не является надежным в использовании. Самоустанавливающийся подвижный контакт обеспечивает необходимую степень нажатия и в эксплуатации более надежен. Именно поэтому такой вид наиболее распространен.

Плюсы и минусы плоских переключателей

К достоинствам переключателей плоского типа можно отнести несложную конструкцию, маленькие габариты при значительном количестве ступеней, низкую стоимость, реле, отключающие и защищающие управляемые цепи.

Из минусов отмечается недостаточная мощность переключения, маленькая разрывная мощность. А еще из-за трения и оплавления из строя быстро выходит щетка.

Масляное охлаждение

Металлические реостаты с масляным типом охлаждения увеличивают теплоемкость и время нагрева из-за хорошей проводимости тепла маслом. Это дает возможность увеличивать нагрузку при кратковременном режиме и сокращать расход материала резисторов и размеры самого реостата.

Элементы, которые погружаются в масло, должны обладать большой поверхностью для обеспечения хорошей теплоотдачи. Если резистор закрытого типа, то нет смысла погружать его в масло. Само погружение дает защиту контактам и резисторам от воздействия окружающих факторов. В масле отключающие способности контактов повышаются. Это достоинство реостатов такого типа. Благодаря смазке возможны большие нажатия на контакты. Но есть и недостатки. Это повышение риска опасности пожара и загрязнение помещения.

Реостат можно включать в схему в качестве или же потенциометра. Это обеспечивает плавную регулировку сопротивления и, как следствие, регулирование силы тока и напряжения в цепи. Их часто применяют в лабораториях.

Пускорегулирующие реостаты

Реостаты, имеющие ступенчатое сделаны из резисторов и переключающего устройства, состоящего, в свою очередь, из неподвижных контактов, одного скользящего контакта. Здесь же имеется привод.

Пускорегулирующие реостаты имеют полюсы якоря, который присоединяется к неподвижным контактам. Подвижный контакт замыкает и размыкает ступени сопротивления, а также и другие цепи, которые управляются данным реостатом. Привод в реостате может быть двигательным или ручным. Это что такое? Реостат такого типа широко распространен. Но недостатки у такой конструкции все же имеются. Это большое количество проводов для монтажа и деталей для крепежа. Особенно много их в реостатах возбуждения с большим числом ступеней.

Реостаты, наполненные маслом, состоят из переключающего устройства и пакетов резисторов, которые встроены в бак и погружены в масло. Пакеты состоят из элементов, выполненных из Они прикрепляются к крышке бака.

Устройство переключения имеет вид барабана и является осью с прикрепленными к ней частями цилиндрической поверхности, которые соединены, согласно схеме. Неподвижные контакты, которые соединены с элементами резистора, крепятся на неподвижную рейку. Когда ось барабана поворачивается приводом либо маховиком, эти части перемыкают неподвижные контакты, являясь контактами подвижными. Этим изменяется сопротивление в цепи.

Вышесказанное полностью проясняет вопрос, что такое реостат. Как видно, это очень важный элемент, который широко применяется в различных

Прибор, способный справляться с изменением сопротивления, принято называть реостатом. Структурно он представлен набором резисторов, которые подключены между собой ступенчато, и может обеспечивать непрерывное изменение сопротивления. В отдельную категорию выделяются устройства, осуществляющие плавное регулирование без разрыва сети. Чтобы определиться, для чего нужен реостат, нужно детальнее рассмотреть его особенности и принцип работы.

Описываемые приспособления универсальны в применении. В зависимости от непосредственного назначения их принято разделять на такие виды:

Важно! Реостаты применяются в качестве ограничителей тока в обмотках возбуждения электромашин с постоянным током.

Таким способом выравниваются сильные перепады электрического тока, а также динамические перегрузки, влекущие повреждение привода и всего механизма, подведенного к нему. Обеспечение подходящего сопротивления в момент запуска продлевает эксплуатационный срок коллектора и щеток.

В отдельную группу выделяются потенциометры. Они представляют собой делители напряжения, в основу которых заложены переменные резисторы. Такие приборы дают возможность применять в электронных схемах разное напряжение без дополнительных блоков питания, трансформаторов. Регулирование силы тока посредством реостата часто задействуется в радиотехнической сфере. Ярким тому примером выступает изменение громкости в динамиках.

Описываемые приспособления похожи по своему функциональному назначению. Конструктивно и визуально самым простым считается реостат ползункового типа. Он подсоединяется к цепи с помощью верхней и нижней клеммы. Прибор сконструирован таким способом, что ток поступает по всей длине провода, а не в поперечном направлении витков. Это осуществляется благодаря надежной изоляции проводников.

Важно! Большинство положений бегунка используют только часть реостата. При изменении длины проводника осуществляется регулировка силы электротока в рабочей цепи. С целью предупреждения преждевременного износа витков ползунок оснащается скользящим контактом (колесико или стержень из графита).

Часто реостат применяют для регулирования в цепи вместо потенциометра. В таком случае выполняется его подключение с помощью трех клемм. В нижней части две из них являются входом, соединяются с источником напряжения. Одна нижняя клемма и верхняя свободная используются в качестве выхода. Когда происходит передвижение ползунка, напряжение без труда регулируется.

Реостат имеет свойство функционировать в балластном режиме, в чем может возникнуть необходимость при создании активной нагрузки во время потребления энергии. В такой ситуации рекомендуется учитывать рассеивающие способности используемого агрегата. Если есть избыточное тепло, прибор выходит из строя. При подключении в электросеть нужно правильно рассчитать рассеиваемую мощность реостата, если требуется, создать достаточное и правильное охлаждение.

Большой популярностью пользуются реостаты, имеющие внешнее оформление в виде тора. Основная сфера их применения — электротранспорт (трамваи), промышленная отрасль. Регулирование осуществляется путем перемещения ползунка по кругу. Передвижение такой детали выполняется по обмоткам, которые расположены тороидально.

Устройство, выполненное по принципу тора, видоизменяет сопротивление практически без разрыва цепи. Его противоположностью является агрегат рычажного типа. Принцип работы такого реостата основан на том, что резисторы закреплены на специальной раме, они выбираются посредством специального рычага. При любой коммутации происходит разрыв контура.

Схемы, в которых задействуется рычажный прибор, лишены плавной регулировки сопротивления. Какие-либо переключения влекут за собой поступательное изменение показателей в сети. Что касается дискретности шагов, она зависит от диапазона регулировки и численности резисторов, присутствующих на раме.

Еще одной разновидностью выступают штепсельные реостаты, с помощью которых осуществляется ступенчатая регулировка сопротивления. Основное отличие — изменение параметров внутри сети без предварительного разрыва цепи. Когда штепсель поступает на перемычку, основная доля тока идет без сопротивления. Перенаправление тока на резистор осуществляется путем вытаскивания штепселя.

Жидкостные и ламповые приспособления относятся к специфическим видам реостатов. Ввиду наличия определенных недостатков они имеют узкую, специализированную сферу применения:

  1. Приборы жидкостного типа задействуются во взрывоопасной сфере в качестве управляющих деталей двигателя.
  2. Ламповые изделия характеризуются малой точностью и надежностью. Часто используются в учебных заведениях на уроках физики, в лабораториях, исследовательских центрах.

Определив, для чего предназначены реостаты, следует подробнее рассмотреть их составляющую сторону. В зависимости от материала, используемого на производстве, выделяются следующие установки:

  • керамические — особенность заключается в применении при небольших мощностях;
  • металлические — нашли широкое потребление в разных направлениях деятельности человека;
  • угольные — их основное использование в промышленности.

Важно! Тепло отводится масляным, водяным или воздушным путем. Если нет возможности рассеивания тепла с рабочей поверхности, задействуется жидкостное охлаждение. Теплоотдача может повышаться за счет применения вентилятора и радиатора.

Напряжение, сила тока в рабочей цепи, положение ползунка в реостате и оказываемое им сопротивление находятся в непосредственной зависимости. Такая особенность положена в основу датчика угла поворота. В подобном приборе конкретная электрическая величина соответствует определенному положению ротора.

В настоящее время подобные датчики заменяются усовершенствованными оптическими и магнитными аналогами. Причиной тому выступает неустойчивость зависимости сопротивления и угла по отношению к температурному действию. Постепенное вытеснение датчиков реостатного типа еще обусловлено переходом на цифровые, более удобные системы. Сегодня резистивные измерители задействуются в схемах, где присутствуют аналоговые сигналы.

Зная, для чего нужны реостаты электрического типа, легко можно объяснить их широкое использование в автомобилестроении, технике, промышленности. Сопротивление необходимо для работы радиотехники, при запуске электродвигателей, они применимы в виде активной нагрузки. Выход из строя небольшого прибора может повлечь сбой работы всей системы. В этом и заключается важность реостатов

Резисторы. Закон Ома наглядно показывает, что силу тока в электрической цепи можно изменять, включая в нее различные сопротивления. Этим свойством широко пользуются на практике для регулирования и ограничения тока в обмотках двигателей, генераторов и других электрических потребителях. Электрический аппарат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования или ограничения проходящего по ней тока, называют резистором. Резисторы бывают с постоянным или регулируемым сопротивлением. Последние иногда называют реостатами.
Резисторы обычно изготовляют из проволоки или ленты, материалом для которых служат сплавы металлов, обладающие высоким удельным сопротивлением (константан, никелин, манганин, фехраль). Это дает возможность для изготовления резисторов применять проволоку наименьшей длины. В электрических цепях, по которым проходят сравнительно небольшие токи (например, в цепях управления, в устройствах электроники и радиотехники), часто применяют непроволочные резисторы, выполненные из графита и других материалов.
Реостаты могут выполняться с плавным или ступенчатым изменением сопротивления. В лабораториях для управления электрическими машинами и испытательными устройствами часто используют ползунковый реостат с плавным изменением сопротивления (рис. 16, а). Такой реостат состоит из изоляционной трубки 4, на которую навита проволочная спираль 5. К виткам этой спирали прикасается подвижной контакт 2. Зажим 1 реостата соединяется с подвижным контактом, другой зажим 3 — с одним из концов спирали. Перемещая подвижной контакт, можно изменять длину проволоки, расположенной между зажимами реостата, и тем самым изменять его сопротивление.
Для пуска и регулирования электрических двигателей станков, грузоподъемных механизмов и пр. применяют ползунковый реостат со ступенчатым изменением сопротивления (рис. 16, б). Реостат состоит из ряда одинаковых сопротивлений 9 (секций), присоединенных к контактам 8. Для включения в цепь того или иного числа секций служит ползунок 7 со штурвалом 6.
Для регулирования тока при пуске тяговых двигателей электрических локомотивов постоянного тока применяют реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (пусковые реостаты). Отдельные секции реостата в процессе пуска замыкаются накоротко дистанционно управляемыми выключателями, называемыми контакторами.
На некоторых электровозах (например, электровозах ЧС) пусковые реостаты выполнены из чугунных литых пластин 10 особой формы, напоминающей зигзагообразно уложенную ленту. Отдельные пластины собирают на изолированных шпильках и прикрепляют к основанию 11 (рис. 16, в).

В последнее время пусковые реостаты электровозов и моторных вагонов выполняют из фехралевой ленты 12, намотанной на фарфоровые изоляторы 13 (рис. 16, г). Так же устроены и реостаты, служащие для регулирования тока возбуждения тяговых двигателей на электровозах и тепловозах. Реостаты из фехралевой ленты более

прочны, более устойчивы против тряски и вибраций и имеют меньшую массу, чем реостаты, выполненные из чугунных пластин.
Схемы включения реостатов. Реостат 2 (рис. 17) может быть включен последовательно в цепь между источником 1 и приемником 4 электрической энергии. В этом случае при изменении сопротивления реостата, т. е. при перемещении подвижного контакта 3, изменяется сила тока в приемнике. Этот ток проходит только по части сопротивления реостата.
Однако реостат можно включать в цепь таким образом, чтобы ток проходил по всему его сопротивлению, а к приемнику ответвлялась только часть тока источника. В этом случае два крайних зажима 2 и 4 реостата (рис. 18) подключают к источнику 5, а один из этих зажимов, например 4, и подвижной контакт 3 реостата — к приемнику 1. Очевидно, что при таком включении к приемнику будет подаваться напряжение U, равное падению напряжения между зажимом 4 и подвижным контактом 3 реостата. Следовательно, передвигая подвижной контакт реостата, можно изменять напряжение U, подводимое к приемнику, и силу тока в нем. Напряжение U представляет собой только часть напряжения Uи на зажимах источника.
Реостат, включенный по схеме рис. 18, называется делителем напряжения, или потенциометром.

Прибор был разработан учёным Иоганном Христианом Поггендорфом. Так что же такое реостат и для чего он необходим?

Что такое реостат

Реостат имеет достаточно простую конструкцию

Реостатом называют электрический аппарат, состоящий из резисторов и устройства, с помощью которого осуществляется регулирование сопротивления всех включённых резисторов. Данный прибор является универсальным: он способен не только управлять силой тока и напряжением, но и устанавливать громкость звука в телевизорах.

Устройство реостата

Керамический цилиндр обматывается металлическим проводником, называемым обмоткой. Его концы выводятся к клеммам. Это небольшие по размеру зажимы, к которым крепится верхний стержень, выполненный из металла. Вдоль этого стержня и обмотки перемещается скользящий контакт, который специалисты зовут ползунком. Благодаря данным элементам и осуществляется работа реостата.

Стоит отметить, что керамический цилиндр полый. Эта особенность позволяет аппарату охлаждаться, предотвращает перегревы, делая прибор более безопасным.

Для чего он нужен

Реостат является лучшим способом контроля и регулирования силы тока. Аппарат меняет сопротивление, способен изменять напряжение в электрической цепи, что позволяет регулировать функционирование электродвигателя в швейной машине, громкость радиоприёмника, телевизора.

Реостат позволяет регулировать и менять силу тока и напряжение

Реостат активно применяется при создании электрических приборов. Благодаря такому элементу силу тока и напряжения можно контролировать, преотвращая перегревы.

Назначение реостата: обозначение на схеме, для чего нужны реостаты

Общие сведения

Электрическим током называется движение свободных заряженных частиц под воздействием электромагнитного поля. Любое вещество состоит из атомов, которые образуют кристаллическую решетку при помощи ковалентных связей. При протекании электрического тока по проводнику происходит взаимодействие его частиц с узлами кристаллической решетки. Носители заряда обладают кинетической энергией (Ek), которая зависит от массы частицы (m) и ее скорости (V3). Она определяется по формуле: Ek = m * sqr (V3) / 2.

При столкновении частиц с узлами кристаллической решетки происходит полная или частичная передача энергии атому.

Однако энергетический потенциал свободного носителя заряда восстанавливается, поскольку на него постоянно воздействует электромагнитное поле.

Процесс взаимодействия частиц с атомами повторяется определенное количество раз, пока не прекратится воздействие электромагнитного поля или частица не пройдет полностью через проводник.

Это физическое явление называется электрическим сопротивлением или проводимостью. Последняя величина является обратной сопротивлению. Сопротивление обозначается литерой «R», а проводимость — «G».

Единицей измерения сопротивления является Ом. Рассчитывается при помощи определенных формул или измеряется электронно-измерительным прибором, который называется омметром.

Физическая зависимость

Величина R зависит от количества свободных носителей заряда, число которых определяется исходя из электронной формулы вещества. Ее можно определить из периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева. Вещества классифицируются по проводимости следующим образом: проводники, полупроводники и изоляторы (непроводники).

К проводникам относятся 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 электрический ток при определенных условиях. В полупроводниках свободные электроны и дырки являются носителями заряда.

Изоляторы или диэлектрики не способны проводить электричество, поскольку в их структуре вообще отсутствуют свободные носители заряда.

Величина, определяющая тип материала и способность его к проводимости, называется удельным сопротивлением (p). Существует и обратная величина относительно удельного сопротивления.

Она называется удельной проводимостью (σ) и связана с p следующей формулой: p = 1 / σ.

При выполнении расчетов необходимо учитывать зависимость электрического сопротивления материала и от других физических величин или факторов, к которым относятся следующие:

  • геометрические составляющие;
  • электрические величины;
  • температурные показатели.

Эти три группы факторов необходимо учитывать при изготовлении реостатов, резисторов и других элементов резистивной нагрузки. Во время ремонта и проектирования устройств следует также рассматривать все факторы, поскольку неверные расчеты могут привести к выходу радиоаппаратуры из строя.

Геометрия материала

К геометрии проводника (полупроводника) относятся его длина (L) и площадь поперечного сечения (S). Величину S можно вычислить по абстрактному алгоритму, который подойдет для всех форм проводников и полупроводников. Он имеет следующий вид:

  1. Визуально определить форму фигуры поперечного сечения (окружность, прямоугольник или квадрат).
  2. Найти в справочной литературе или интернете формулу поиска площади поперечного сечения фигуры.
  3. Измерить необходимые геометрические параметры (например, диаметр) и подставить их в формулу.
  4. Произвести математические вычисления.

Если проводник является многожильным (состоит из множества проводников), то следует вычислить площадь сечения одного проводника, а затем произвести ее умножение на количество проводников. Исходя из всего, можно вывести зависимость величины сопротивления от типа вещества, длины и площади сечения проводника: R = p * L / S.

Физический смысл зависимости следующий: электрический ток движется по проводнику, тип которого определяется параметром р, и его частицы проходят через определенную длину L с сечением S (при малой площади сечения происходят более частые столкновения электронов с узлами кристаллической решетки).

Однако геометрические параметры — не единственные факторы, влияющие на значение проводимости материала.

Влияние параметров электричества

Для того чтобы учитывать влияние силы тока и напряжения на R, следует обратить внимание на закон Ома. У него существует две формулировки, применяемые для расчетов: для полной цепи или ее участка. Закон Ома для полной цепи показывает зависимость величины тока (i) от электродвижущей силы (e) и величины R, состоящей из суммы внутреннего (Rвнут) и внешнего (Rвнеш) сопротивлений.

Переменная Rвнут является внутренним сопротивлением источника питания (генератора, аккумулятора, трансформатора и т. д. ).

Rвнеш — сопротивление всех потребителей электрической энергии и соединительных проводов. Закон Ома для полной цепи связывает все эти величины таким соотношением: i = e / (Rвнеш + Rвнут).

Величина Rвнеш определяется по формуле: Rвнеш = (e / i) — Rвнут.

Для участка цепи соотношение для нахождения сопротивления упрощено, поскольку не учитывается ЭДС и Rвнут.

Этот закон показывает прямо пропорциональную зависимость силы тока (I) от напряжения (U), а также обратно пропорциональную от величины сопротивления R: I = U / R.

В некоторых случаях для точных вычислений этих факторов может быть недостаточно, поскольку существует еще одна зависимость — температурные показатели материала.

Влияние температуры на проводимость

Удельное сопротивление влияет на проводимость материала, однако оно зависит от температуры. Для доказательства этой гипотезы нужно собрать электрическую цепь, состоящую из следующих компонентов: лампы накаливания, источника питания (12 В), куска нихромовой проволоки и амперметра. Источник питания можно подобрать любой.

Амперметр нужен для мониторинга значений силы тока, которые будут изменяться с течением времени. Лампа является световым «сигнализатором», позволяющим визуально наблюдать за увеличением сопротивления.

Яркость ее свечения будет постепенно угасать. При протекании тока по цепи происходит визуальное подтверждение закона Ома для участка цепи. При увеличении R ток уменьшается.

Зависимость удельного сопротивления р зависит от следующих переменных величин:

  1. Табличного значения удельного сопротивления (р0), рассчитанного при температуре +20 градусов по шкале Цельсия.
  2. Температурного коэффициента «а», который для металлов считается больше 0 (а > 0), а для электролитов — меньше 0 (a

Табличное значение р0 можно выяснить из специальных электротехнических справочников или из интернета. Описывается зависимость р от температуры таким соотношением: p = p0 * [1 + a * (t — 20)]. Можно при необходимости произвести подстановку р в формулу зависимости R от длины и сечения: R = p0 * [1 + a * (t — 20)] * L / S.

Не имеет смысла выполнять точные расчеты сопротивления, но эти особенности следует учитывать при изготовлении и ремонте различных устройств.

Сопротивление нужно измерять омметром, однако радиолюбители-профессионалы рекомендуют использовать мультиметр. Он является комбинированным и позволяет измерять не только сопротивление, а также величину тока и напряжения. Существуют модели, которые могут измерять частоту, проверять полупроводниковые приборы и т. д.

Переменный резистор

Виды и устройство реостатов

Реостаты классифицируются по устройству и способу применения. По устройству реостаты делятся на 4 типа: проволочный, ползунковый, жидкостный и ламповый.

Первый тип переменного резистора состоит из проволоки (материала с высоким удельным сопротивлением) и корпуса-изолятора.

Проволочный проводник проходит через контакты, при соединении с которыми можно получить необходимую величину сопротивления.

Ползунковый реостат состоит тоже из проволоки с высоким удельным сопротивлением, корпуса-диэлектрика (на него она намотана) и ползунка. При передвижении ползунка происходит уменьшение или увеличение величины электросопротивления.

Устройство применяется в лабораториях при проектировании различных электрических приборов, а также для проведения опытов в области физики или химии. Кроме того, модернизированная версия применяется в различной радиоаппаратуре.

Не слишком распространенным типом является модель жидкостного переменного резистора. Она имеет следующее строение: бак с электролитическим раствором и подвижные электроды.

Если уменьшить расстояние между пластинами-электродами, то произойдет уменьшение электрического сопротивления.

Реостат бывает еще и ламповым. Он включает в свой состав набор ламп накаливания, которые соединены параллельно. Если изменить количество включенных ламп, то можно изменить его сопротивление.

Однако устройство имеет один существенный недостаток: зависимость величины электрической проводимости от температуры нитей накаливания.

По способу применения переменные резисторы следует классифицировать таким образом:

  • пусковые;
  • пускорегулирующие;
  • балластные;
  • для возбуждения;
  • потенциометры.

Первый тип предназначен для плавного запуска электродвигателей. Пускорегулирующие переменные резисторы позволяют плавно запускать электрические двигатели постоянного тока, а также поддерживают регулировку величины силы тока.

Балластные следует применять в электрических цепях для регулировки нагрузочной способности генератора электроэнергии. Они создают необходимую величину сопротивления в сети.

Реостаты возбуждения используют в электрических машинах для поглощения лишней энергии.

Потенциометр предназначен для регулировки величины напряжения. Реостат устроен следующим образом: три клеммы позволяют получить от источника питания с фиксированным значением напряжения разные значения его величины.

Например, понижающий трансформатор со значением напряжения на вторичной обмотке, равным 36 В. При использовании 2 транзисторов, диодного моста и реостата можно получить ряд напряжений от 0 до 34 В (2 В — потери при выпрямлении диодным мостом).

Эта особенность позволяет делать и выпускать универсальные делители напряжения.

Схема и принцип работы

Обозначение реостата на схеме осуществляется в виде обыкновенного резистора, но со стрелкой, показывающей непостоянное значения сопротивления радиокомпонента. Принцип работы реостата довольно простой и основан на зависимости величины силы тока от величины сопротивления. Проводник, который находится на корпусе-изоляторе, подключен в электрическую цепь.

Ползунок — часть реостата, которая соединена с одним его выводом. При перемещении ползунка происходит регулирование значений тока или напряжения.

Реостат может выглядеть, как корпус-изолятор, из которого выведен специальный регулятор величины сопротивления. Однако некоторые модели, которые применяются в лабораториях, могут быть открытого типа. Они предназначены для демонстрации принципа действия устройства.

Электроток протекает по пути наименьшего сопротивления. Следовательно, ползунком можно регулировать протекание тока.

Если проводник (материал с высоким удельным сопротивлением) задействован полностью, то, значит, и величина сопротивления будет максимальной.

В случае, когда ползунок находится посередине проводника, сопротивление реостата равно R / 2. Подключение в электрическую цепь потенциометра, как и любого типа реостата, осуществляется последовательно.

Таким образом, реостат широко применяется в электрических схемах и позволяет регулировать значения тока и напряжения.

Источник: https://rusenergetics.ru/ustroistvo/princip-raboty-polzunkovogo-reostata

Управление электрической цепью при помощи реостата

Устройство, с помощью которого происходит изменение сопротивления, называется реостатом. Он может состоять из набора резисторов, подключаемых ступенчато, либо иметь практически непрерывное изменение сопротивления.

Существуют приборы позволяющие производить плавную регулировку без разрыва сети.

Так как сила тока цепи зависит от напряжения источника и сопротивления, меняя количество подключенных секций реостата, можно косвенно влиять на все основные параметры электрического контура.

Назначение реостатов

По своему назначению реостаты делятся на следующие виды:

  • пусковые, служащие для снижения пускового тока при запуске электродвигателя;
  • пускорегулирующие, использующиеся преимущественно в двигателях постоянного тока, а также при переменном напряжении в случае асинхронного электродвигателя с фазным ротором;
  • нагрузочные, создающие сопротивление в электрической цепи;
  • балластные, необходимые для поглощения излишков энергии, возникающей например при торможении электродвигателя.

Реостаты применяются и для ограничения тока в обмотке возбуждения электрических машин постоянного тока. Благодаря этому получается добиться снижения скачков электрического тока и динамических перегрузок, способных повредить как сам привод, так и подключенный к нему механизм. Применение сопротивления при пуске продлевает срок службы щеток и коллектора.

Внешний вид ползункового реостата с защитным кожухом

Особым видом реостатов является потенциометр. Это делитель напряжения, в основании которого лежит переменный резистор. Благодаря ему в электронных схемах можно использовать различные напряжения, не используя дополнительные трансформаторы или блоки питания. Регулировка силы тока при помощи реостата широко используется в радиотехнике, например, для изменения громкости звучания динамика.

Принцип действия

Принцип действия всех реостатов схож. Наиболее простую конструкцию и визуально понятный принцип действия имеет ползунковый реостат. Подключение в цепь его происходит через нижнюю и верхнюю клеммы. Конструкция выполнена таким образом, что ток проходит не поперек витков, а через всю длину провода, выбранную ползунком. Это происходит благодаря надежной изоляции между проводниками.

В большинстве положений бегунка задействована лишь часть реостата. При этом изменение длины проводника приводит к регулированию силы тока в цепи. Для уменьшения износа витков ползунок имеет скользящий контакт, часто выполняемый из графитного стержня либо колесика.

Устройство ползункового реостата

Реостат имеет возможность работать в режиме потенциометра. Для этого, выполняя подключение, необходимо задействовать все три клеммы. Две нижние используются в качестве входа. Они подключаются к источнику напряжения. Верхняя и одна из нижних клемм являются выходом. При перемещении ползунка напряжение межу ними регулируется.

Реостат, используемый в качестве делителя напряжения

Помимо потенциометра возможен и балластный режим работы реостата, когда необходимо создать активную нагрузку для потребления энергии. При этом необходимо учитывать какие рассеивающие способности имеет аппарат.

Избыточное тепло может вывести прибор из строя, поэтому рекомендуется производить включение реостата в сеть, предварительно выполнив расчет по рассеиваемой мощности и в случае необходимости обеспечить достаточное охлаждение.

Виды реостатов

Популярным видом реостатов, применяемых в промышленности и электротранспорте, например, трамваях, является устройство, выполненное в виде тора. Регулирование происходит при вращении ползунка вокруг своей оси. При этом он скользит по обмоткам, расположенным тороидально.

Реостат в виде тора меняет сопротивления практически не создавая разрыва в цепи. В полную противоположность ему выступает рычажный вид. Резисторы расположены на специальной раме, и их выбор происходит при помощи рычага.

Любая коммутация сопровождается разрывом контура. Помимо этого в схемах с рычажным реостатом отсутствует возможность плавного регулирования сопротивления. Все переключения приводят к ступенчатым изменениям параметров сети.

Дискретность шагов зависит от количества резисторов на раме и диапазона регулирования.

Как и рычажные, штепсельные реостаты регулируют сопротивление ступенчато. Отличительной особенностью является изменение параметров сети без разрыва цепи. При нахождении штепселя в перемычке, большая часть тока идет вне сопротивления. Количество возможных вариантов включения зависит от размера магазина. Вытаскиванием штепселя происходит перенаправление тока в резистор.

К специфичным видам можно отнести ламповые устройства и жидкостные реостаты. В связи с рядом недостатков данные приборы не нашли широкого распространения.

Жидкостные реостаты можно встретить лишь в взрывоопасной среде, где они выполняют функции управления двигателем.

Ламповые можно встретить в лабораториях и на уроках физики, так как их надежность и точность недостаточны для повсеместного использования.

Конструктивные особенности

По материалу изготовления разделяют реостаты:

  • металлические, получившие наибольшее распространение;
  • керамические, наиболее часто используемые при небольших мощностях;
  • угольные, до сих пор используемые в промышленности;
  • жидкостные, обеспечивающие максимально плавное регулирование.

Отвод тепла может быть как воздушным, так и водяным или масляным. Жидкостное охлаждение применяется при невозможности рассеять тепло с поверхности резистора. Для повышения теплоотдачи может использоваться радиатор с вентилятором.

Датчики, основанные на реостатах

Между положением ползунка реостата, его сопротивлением, силой тока в цепи и напряжением существуют прямые зависимости. Эти особенности лежат в основе датчика угла поворота. Каждому положению ротора в таком устройстве соответствует определенная электрическая величина.

Постепенно такие датчики вытесняются магнитными и оптическими аппаратами. Связанно это с тем что характеристика зависимости угла и сопротивления, помехонеустойчива от влияния температурного воздействия. Также свою долю в вытеснение реостатных датчиков вносит переход к цифровым системам. Резистивные измерители можно встретить только в схемах, использующих аналоговые сигналы.

Реостат печки отопления салона

Понять о том, что неисправен реостат печки отопления салона можно по следующим признакам:

  • салон не прогревается, несмотря на то, что температура двигателя достигла номинала;
  • печка не включается в одном или нескольких режимах;
  • блок реостатов при прозвонке мультиметром показывает значения близкие к короткому замыканию либо обрыву.

Частой неисправностью реостата бывает выход из строя термопредохранителя. При этом печка может включаться только в одном из режимов. Менять полностью весь блок нет необходимости, достаточно перепаять новый предохранитель, с такими же номинальными параметрами.

Реостат печки с термопредохранителем

Электрические реостаты нашли широкое применение в промышленности, технике и автомобилях. Сопротивления используются и для пуска электродвигателей, и в радиотехнике, и в качестве активной нагрузки. Выход из строя резистора способен сделать неработоспособной всю схему в которую он входит.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в х под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Источник: https://SwapMotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/reostat.html

Реостат – это управляющий прибор, способный изменять силу тока и напряжение

Содержание

  • 1. Устройство и принцип работы
  • 2. Как включается реостат в цепь

Электрические сети зациклены на передаче электроэнергии от источника к потребителю, которые являются основными элементами цепочки. Но кроме них в электрическую цепь вставляются и другие составляющие, к примеру, управляющие элементы, к которым относится реостат или любой другой прибор с таким же принципом действия.

Устройство реостата – это проводник определенного сечения и длины, через которые можно узнать сопротивление проводника. Конечно, обговаривается и его материал. Изменяя сопротивление прибора, а, точнее, проводника, можно регулировать величину силы тока и напряжения в сети.

Итак, реостат – это прибор, регулирующий напряжение и ток.

Устройство и принцип работы

Если рассматривать реостатную конструкцию, то необходимо отметить несколько основных его частей:

  • это трубка из керамики;
  • на нее намотана металлическая проволока, концы которой выведены на контакты, расположенные на противоположных концах керамической трубки;
  • выше трубки установлена металлическая штанга, на одной стороне которой установлен контакт;
  • на штанге закреплен движущийся контакт, который электрики называют ползун.

Теперь, как все это работает. Обратите внимание на рисунок ниже.

Первая позиция (а) – контакт (движущийся) посередине. Это говорит о том, что ток будет проходить только через половину прибора. Вторая позиция (б) говорит о том, что задействован проводник полностью.

То есть, его длина максимальная, значит, и сопротивление максимальное, при этом сила тока уменьшилась. Понятно, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

Третья позиция (в) – здесь все наоборот: снижается сопротивление, увеличивается сила тока.

Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что керамическая трубка, используемая в реостатной конструкции, полая. Это необходимая составляющая, которая позволяет прибору охлаждаться при прохождении через проводник электроэнергии. Добавим: считается, что самые безопасные реостаты – это те, которые закрыты кожухом.

Как включается реостат в цепь

Во-первых, этот прибор в электрическую цепь включается только последовательно. Во-вторых, один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется величина тока в цепи.

Но необходимо отметить, что этот управляющий элемент можно использовать и для регулировки напряжения в электрической цепочке. Здесь может быть использовано несколько схем с одним сопротивлением или двумя.

Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.

  Как сделать ионистр своими руками

Реостаты – это универсальные приборы. Их сегодня используют не только для управления силой тока и напряжением. К примеру, в телевизорах они установлены для увеличения или уменьшения звука. Да и переключение каналов косвенно связано с ними же.

  • И еще один момент. В электрических схемах обозначение этих приборов вот такое:
  • или такое

На первом рисунке более подробно расписана схема подключения, где красный прямоугольник – это и есть проводник, накрученный на керамическую основу.

Синяя линия – это контакт, через который подводится питающий провод. Зеленная стрелка – это ползун. Она направлена влево, что говорит о том, что перемещая ползунок влево, мы уменьшаем сопротивление проводника.

И, наоборот, перемещаем контакт вправо, увеличиваем сопротивление.

Рисунок второй более упрощенный. На нем всего лишь прямоугольник, показывающий наличие сопротивления, и стрелка, которая показывает, что этот показатель можно изменять.

Конечно, вся эта информация касается простейших элементов. Но необходимо отметить, что реостаты могут быть разными, все зависит от того места, куда они должны быть установлены.

Есть различия и по токопроводящему материалу, который лежит в основе. К примеру, это может быть уголь, металлы, жидкости и керамика.

К тому же процесс охлаждения производится воздушным путем или при помощи жидкостей, и это может быть не только вода.

Источник: https://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/kondensatori/chto-takoe-reostat.html

Реостат – что это такое?

Главная > Теория > Реостат – что это такое?

Обычно редко кто задумывается, каким образом в различных приборах регулируется уровень звука. Во многих электрических приборах регулировка громкости звука осуществляется за счет изменения силы тока. Для этого чаще всего применяется специальный аппарат, разработанный Иоганном Христианом Поггендорфом, который регулирует силу тока и напряжение электрической сети, он получил название – реостат.

Итак, реостат представляет собой прибор, основная задача которого заключается в регулировке напряжения и силы тока. Этот элемент электрической сети весьма распространен, его применяют в физике, радиотехнике, электронике.

Устройство реостата

Устройство реостата для опытного физика не вызывает трудностей и представляет собой керамический полый цилиндр с металлической обмоткой, концы которой выведены на специальные контакты, получившие название клеммы, расположенные с обеих сторон керамического цилиндра.

В качестве обмотки применяется материал, обладающий большим удельным сопротивлением, за счет этого даже небольшое изменение длины отражает изменение и сопротивления.

Вдоль цилиндра расположен металлический шланг, на котором закреплен движущийся контакт, который получил название ползунок.

Керамический цилиндр внутри пуст для того, чтобы происходило охлаждение прибора при прохождении через него электроэнергии. Для безопасности ряд приборов имеют специальный кожух, скрывающий все внутренности механизма.

Устройство реостата на схеме

Принцип работы

Вне зависимости от типа реостата, принцип работы у всех примерно аналогичен. Например, ползунковый реостат работает следующим образом:

  • Подключение к сети происходит через клеммы, расположенные с обеих сторон цилиндра;
  • Ток проходит по всей длине, в зависимости от места расположения ползунка. Так, если ползунок находится в центре прибора, то ток проходит только до середины; если ползунок находится в конце прибора, тогда ток проходит целиком, соответственно напряжение максимальное.

Чаще всего задействована в работе только часть прибора, т.е. ползунок не доходит до края реостата. Изменение места расположения бегунка прямо пропорционально изменению силы тока. Подключение реостата к электрической сети осуществляется последовательно.

Виды реостатов

Разновидность реостатов зависит от их основного назначения:

  • Пусковые реостаты предназначены для запуска электродвигателей с постоянным или переменным током;
  • Пускорегулирующие реостаты не только предназначены для запуска двигателей с постоянным током, но и для регулировки силы тока;
  • Балластные реостаты, еще получили название нагрузочные, поглощают энергию, которая необходима для регулирования нагрузки на электрогенераторах, т.е. создают нужное сопротивление в электрической сети;
  • Реостаты возбуждения применяются в электрических машинах для регулировки постоянного и переменного тока, они поглощают лишнюю энергию;
  • В особорую группу выделяют реостаты, предназначенные для деления напряжения, их называют потенциометрами. Они позволяют применять в одном приборе различные напряжения, не используя дополнительные приспособления, такие как трансформаторы и блоки питания. В этом случае реостат имеет 3 клеммы, где нижние клеммы используются для входа тока, а верхняя и одна нижняя – в качестве выхода. Регулировка напряжения осуществляется при движении ползунка.

Благодаря применению в электрических приборах и машинах реостатов, происходит уменьшение снижения скачков электрического тока и перегрузок двигателя, это, в свою очередь, увеличивает срок службы электрических приборов.

Реостат на электрической схеме имеет свое особое обозначение.

Схематическое обозначение реостата

Виды реостатов по материалу их изготовления

Главным элементом, определяющим принцип работы реостата, является материал, из которого он изготовлен. Кроме того, при прохождении через прибор тока должно происходить его охлаждение: воздушное или жидкостное.

Воздушное охлаждение происходит благодаря полому цилиндру и применимо во всех приборах. Жидкостное охлаждение используется только для реостатов, изготовленных из металла. Охлаждение происходит за счет полного погружения в жидкость или отдельных частей прибора.

Жидкостные реостаты могут быть водными или масляными.

Можно выделить следующие реостаты по материалу изготовления:

  • Металлические реостаты с воздушным типом охлаждения наиболее распространены, поскольку применимы в различных сферах и для различных приборов, сопротивление в них может быть постоянным или ступенчатым. Достоинством подобных конструкций являются компактные размеры, достаточно простая конструкция, доступная ценовая стоимость. Металлические жидкостные реостаты представляют собой сосуд, наполненный жидкостью. В качестве материала изготовления могут быть использованы сталь, чугун, хром, никель, железо и др.;
  • Жидкостные реостаты применимы для регулировки силы тока;
  • Керамические – применимы при относительно небольших нагрузках;
  • Угольные на сегодняшний день применяются только в промышленной сфере и представляют собой ряд шайб из угля, сжатых друг с другом при помощи пружин. Изменение сопротивления данного типа реостата происходит при помощи изменения силы сжатия пружин.

Задаваясь вопросом, зачем в повседневной жизни нужен данный прибор, можно получить банальный ответ: ни один современный телевизор не обходится без реостата. Благодаря этому прибору, происходит регулировка уровня громкости, также он связан с возможностью переключения каналов.

Как видно, это действительно универсальный и незаменимый компонент. Стоит подчеркнуть, что разновидностей реостатов весьма много, в зависимости от их основного предназначения.

На сегодняшний день реостат применяется в промышленной сфере, в автомобилестроении, в современной электронной технике. Он широко применим в радиотехнике и различных типах электродвигателей.

Выход из строя реостата способен вывести из строя всю систему электросети.

Видео

Источник: https://jelectro.ru/teoriya/reostat-chto-ehto-takoe.html

Реостаты. Виды и устройство. Работа и особенности

Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение.

Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.

Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.

Разберем цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.

Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.

Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.

Устройство реостата

На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.

Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.

Принцип действия

Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.

Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.

Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.

При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.

На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.

Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.

Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.

Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.

Виды и особенности реостатов

Реостат в виде тора

Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.

Рычажные реостаты

Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.

Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.

Штепсельные

Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.

Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.

Материалы и охлаждение

Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:

  • Угольные.
  • Металлические.
  • Жидкостные.
  • Керамические.

Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:

Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.

Металлические реостаты

Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.

В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.

Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.

Масляные

Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.

Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/reostaty/

Реостат: регулятор тока, принцип работы, слайдер реостат

В предыдущей статье мы подробно рассмотрели что такое потенциометр. Данная статья является продолжением этой темы и здесь мы рассмотрим что такое реостат, реостат как регулятор тока и рассмотрим тип реостат — слайдер.

Описание и принцип работы

До сих пор мы видели, что переменный резистор может быть сконфигурирован для работы в качестве цепи делителя напряжения, которому присваивается название потенциометра . Но мы также можем настроить переменный резистор для регулирования тока, и этот тип конфигурации широко известен как реостат.

Реостаты — это двухполюсные переменные резисторы, которые настроены на использование только одного концевого контакта и только контакта стеклоочистителя. Неиспользуемая концевая клемма может быть либо оставлена ​​неподключенной, либо подключена напрямую к стеклоочистителю.

 Это устройства с проволочной обмоткой, которые содержат плотные витки эмалированной проволоки для тяжелых условий эксплуатации, которые изменяют сопротивление ступенчато. Изменяя положение стеклоочистителя на резистивном элементе, величина сопротивления может быть увеличена или уменьшена, тем самым управляя величиной тока.

Большой выбор реостатов вы найдете на Алиэкспресс, переходите и покупайте любой.

Затем реостат используется для управления током путем изменения значения его сопротивления, превращая его в настоящий переменный резистор.

 Классический пример использования реостата — это управление скоростью модельного набора поездов или Scalextric, где величина тока, проходящего через реостат, регулируется законом Ома.

 Тогда реостаты определяются не только их резистивными значениями, но также и их возможностями по управлению мощностью как P = I 2 * R.

Реостат как регулятор тока

На приведенной выше схеме эффективное сопротивление реостата находится между контактом 3 концевого зажима и контактом стеклоочистителя на контакте 2. Если контакт 1 не подключен, сопротивление цепи между контактом 1 и контактом 2 разомкнуто и не оказывает влияния на величину тока нагрузки. И наоборот, если контакт 1 и контакт 2 соединены вместе, то эта часть резистивной дорожки замкнута накоротко и снова не влияет на значение тока нагрузки.

Поскольку реостаты контролируют ток, то по определению они должны быть соответствующим образом рассчитаны на то, чтобы выдерживать этот постоянный ток нагрузки.

 Потенциометр с тремя контактами можно настроить как реостат с двумя контактами, но резистивная дорожка на основе углерода может не выдержать ток нагрузки.

 Также контакт стеклоочистителя потенциометра обычно является самой слабой точкой, поэтому лучше всего проводить через стеклоочиститель как можно меньше тока.

Однако обратите внимание, что реостат не подходит для управления током нагрузки, если сопротивление нагрузки, R L , намного выше, чем полное значение сопротивления реостата. Это R L  >> R RHEO . Резистивное значение сопротивления нагрузки должно быть намного ниже, чем у реостата, чтобы ток нагрузки мог протекать.

Обычно реостаты представляют собой высокомощные электромеханические переменные резисторы, используемые для силовых применений, и резистивный элемент которые обычно изготавливается из толстого резистивного провода, подходящего для обеспечения максимального тока I, когда его сопротивление R минимально.

Проволочные реостаты в основном используются в приложениях управления мощностью, таких как схемы управления лампами, нагревателями или двигателями, для регулирования полевых токов для управления скоростью или пусковым током двигателей постоянного тока и т.д. Существует много типов реостатов, но наиболее распространенными являются вращающиеся тороидальные типы, которые используют открытую конструкцию для охлаждения, но также доступны закрытые типы.

Слайдер реостат

Имеются также реостаты с трубчатыми слайдерами, которые можно найти в физических лабораториях и лабораториях в школах и колледжах. Эти линейные или скользящие типы используют резистивный провод, намотанный на изолирующий трубчатый формирователь или цилиндр. Скользящий контакт (штифт 2), установленный выше, регулируется вручную влево или вправо для увеличения или уменьшения эффективного сопротивления реостата, как показано на рисунке.

Как и в случае с вращающимися потенциометрами, также доступны ползунковые реостаты многоканального типа. В некоторых типах постоянные электрические соединения сделаны с резистивным проводом, чтобы дать фиксированное значение сопротивления между любыми двумя терминалами. Такие промежуточные соединения обычно известны как «ответвления», то же имя, что и используемые на трансформаторах.

Линейные или логарифмические потенциометры

Наиболее популярным типом переменного резистора и потенциометра является линейный тип или линейный конус, значение сопротивления которого на выводе 2 изменяется линейно при регулировке, создавая характеристическую кривую, которая представляет собой прямую линию. То есть резистивная дорожка имеет одинаковое изменение сопротивления на угол поворота по всей длине дорожки.

Таким образом, если стеклоочиститель вращается на 20% от его общего хода, то его сопротивление составляет 20% от максимального или минимального. Это происходит главным образом потому, что их резистивные дорожки выполнены из углеродных композитов, металлокерамических сплавов или материалов типа проводящих пластиков, которые имеют линейную характеристику по всей длине.

Но резистивный элемент потенциометра не всегда может давать прямолинейную характеристику или иметь линейное изменение сопротивления во всем диапазоне хода при регулировке стеклоочистителя, но вместо этого может вызывать то, что называется логарифмическим изменением сопротивления.

Логарифмические потенциометры являются в основном очень популярными нелинейными или непропорциональными типами потенциометров, сопротивление которых изменяется логарифмически.

Логарифмические потенциометры обычно используются в качестве регуляторов громкости и усиления в аудиоприложениях, где затухание изменяется как логарифмическое отношение в децибелах.

Это связано с тем, что чувствительность к уровню звука человеческого уха имеет логарифмический отклик и, следовательно, является нелинейной.

Если бы мы использовали линейный потенциометр для управления громкостью, у ухо бы создалось впечатление, что большая часть регулировки громкости ограничена одним концом дорожки горшка. Тем не менее, логарифмический потенциометр создает впечатление более равномерной и сбалансированной регулировки громкости при полном вращении регулятора громкости.

Таким образом, работа логарифмических потенциометров при настройке заключается в создании выходного сигнала, который близко соответствует нелинейной чувствительности человеческого уха, при которой уровень громкости звучит так, как будто он линейно увеличивается.

 Однако некоторые более дешевые логарифмические потенциометры являются скорее экспоненциальными в изменениях сопротивления, чем логарифмическими, но все еще называют логарифмическими, потому что их резистивный отклик является линейным в логарифмическом масштабе.

 Наряду с логарифмическими потенциометрами существуют также антилогарифмические потенциометры, в которых их сопротивление сначала быстро увеличивается, но затем выравнивается.

Все потенциометры и реостаты доступны в виде различных резистивных дорожек или схем, известных как законы, линейные, логарифмические или антилогарифмические. Эти термины более сокращенно обозначаются как lin , log и anti-log соответственно.

Лучший способ определить тип или закон конкретного потенциометра — установить ось вала в центр его перемещения, то есть примерно на половину, а затем измерить сопротивление на каждой половине от стеклоочистителя до концевой клеммы.

 Если каждая половина имеет более или менее равное сопротивление, то это линейный потенциометр.

 Если сопротивление, кажется, разделено примерно на 90% в одну сторону и 10% в другую, то есть вероятность, что это логарифмический потенциометр.

Источник: https://meanders.ru/chto-takoe-reostat-princip-raboty.shtml

Как сила тока связана с реостатом



Реостат – это управляющий прибор, способный изменять силу тока и напряжение

Компоненты электрической цепи

Электрические сети зациклены на передаче электроэнергии от источника к потребителю, которые являются основными элементами цепочки. Но кроме них в электрическую цепь вставляются и другие составляющие, к примеру, управляющие элементы, к которым относится реостат или любой другой прибор с таким же принципом действия. Устройство реостата – это проводник определенного сечения и длины, через которые можно узнать сопротивление проводника. Конечно, обговаривается и его материал. Изменяя сопротивление прибора, а, точнее, проводника, можно регулировать величину силы тока и напряжения в сети. Итак, реостат – это прибор, регулирующий напряжение и ток.

Устройство и принцип работы

Если рассматривать реостатную конструкцию, то необходимо отметить несколько основных его частей:

  • это трубка из керамики;
  • на нее намотана металлическая проволока, концы которой выведены на контакты, расположенные на противоположных концах керамической трубки;
  • выше трубки установлена металлическая штанга, на одной стороне которой установлен контакт;
  • на штанге закреплен движущийся контакт, который электрики называют ползун.

Теперь, как все это работает. Обратите внимание на рисунок ниже.

Первая позиция (а) – контакт (движущийся) посередине. Это говорит о том, что ток будет проходить только через половину прибора. Вторая позиция (б) говорит о том, что задействован проводник полностью. То есть, его длина максимальная, значит, и сопротивление максимальное, при этом сила тока уменьшилась. Понятно, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. Третья позиция (в) – здесь все наоборот: снижается сопротивление, увеличивается сила тока.

Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что керамическая трубка, используемая в реостатной конструкции, полая. Это необходимая составляющая, которая позволяет прибору охлаждаться при прохождении через проводник электроэнергии. Добавим: считается, что самые безопасные реостаты – это те, которые закрыты кожухом.

Как включается реостат в цепь

Во-первых, этот прибор в электрическую цепь включается только последовательно. Во-вторых, один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется величина тока в цепи. Но необходимо отметить, что этот управляющий элемент можно использовать и для регулировки напряжения в электрической цепочке. Здесь может быть использовано несколько схем с одним сопротивлением или двумя. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.

Реостаты – это универсальные приборы. Их сегодня используют не только для управления силой тока и напряжением. К примеру, в телевизорах они установлены для увеличения или уменьшения звука. Да и переключение каналов косвенно связано с ними же.

И еще один момент. В электрических схемах обозначение этих приборов вот такое:

На первом рисунке более подробно расписана схема подключения, где красный прямоугольник – это и есть проводник, накрученный на керамическую основу. Синяя линия – это контакт, через который подводится питающий провод. Зеленная стрелка – это ползун. Она направлена влево, что говорит о том, что перемещая ползунок влево, мы уменьшаем сопротивление проводника. И, наоборот, перемещаем контакт вправо, увеличиваем сопротивление.

Рисунок второй более упрощенный. На нем всего лишь прямоугольник, показывающий наличие сопротивления, и стрелка, которая показывает, что этот показатель можно изменять.

Конечно, вся эта информация касается простейших элементов. Но необходимо отметить, что реостаты могут быть разными, все зависит от того места, куда они должны быть установлены. Есть различия и по токопроводящему материалу, который лежит в основе. К примеру, это может быть уголь, металлы, жидкости и керамика. К тому же процесс охлаждения производится воздушным путем или при помощи жидкостей, и это может быть не только вода.

Источник

Реостаты. Виды и устройство. Работа и особенности

Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.

Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.

Например, цепь, состоящая из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.

Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.

Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.

Устройство реостата

На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.

Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.

Принцип действия

Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.

Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.

Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.

При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.

На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.

Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.

Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.

Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.

Виды и особенности реостатов
Реостат в виде тора

Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.

Рычажные реостаты

Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.

Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.

Штепсельные

Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.

Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.

Материалы и охлаждение
Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:
  • Угольные.
  • Металлические.
  • Жидкостные.
  • Керамические.
Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:
  • Воздушные.
  • Жидкостные.

Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.

Металлические реостаты

Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.

В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.

Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.

Масляные

Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.

Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.

Источник

Физика дома

Как решать задачи с реостатом

Знакомство с реостатом впервые происходит в школе в 8-м классе на теме «Электрические явления». Выполняется ряд лабораторных работ по электричеству, рассматривается ряд электрических схем.

Но к 10-му классу непонятные вопросы при решении задач все-таки остаются.

Давайте разберёмся с этим физическим прибором и рассмотрим ряд примеров и задач, которые встречались на экзамене и вполне могут встретиться.

В основе решения задач с реостатом надо знать формулу зависимости сопротивления проводников от его геометрических размеров. Именно эта формула лежит в основе принципа работы реостата.

Необходимо научиться определять «активную часть» реостата, то есть эта та часть реостата, по которой течет электрический ток. Чем больше длина активной части, тем большим электрическим сопротивлением обладает реостат. А от сопротивления реостата зависит сила тока в цепи.

Давайте рассмотрим два обозначения реостата на схеме, и посмотрим, отличие этих схем друг от друга. А после разберем несколько примеров.

Следствием всех перемещений ползунка реостата является изменение силы тока, согласно законам Ома для участка цепи и для полной цепи.

Ряд задач с реостатом Вы можете посмотреть на сайте. А ниже рассмотрим еще пару вопросов и задач с реостатом, чтобы закрепить материал.

Задача 1. Как будут изменяться показания электроизмерительных приборов при перемещении ползунка реостата вверх? Объяснить.

При перемещении ползунка реостата вверх, длина рабочей части реостата уменьшится. Так как реостат соединен последовательно с резистором, общее сопротивление цепи — уменьшиться. А следовательно сила тока в цепи, согласно законам Ома — увеличится. Напряжения, измеряемое на резисторе тоже увеличится.

Задача 2.


Реостат параллельно включён с резистором в электрическую цепь так, как показано на рисунке. Как будут изменяться показания амперметра, при перемещении ползунка реостата вправо? Объяснить.

При перемещении ползунка реостата вправо сопротивление реостата будет уменьшаться, а следовательно общее сопротивление электрической цепи, согласно формулам для расчета параллельного соединения — будет тоже уменьшаться. То есть сила тока в цепи будет увеличиваться.

Источник

Это выражение называется законом Ома для участка цепи

Г.

Урок 17 (9 класс)

Тема. Закон Ома для участка цепи. Удельное сопротивление проводника. Реостаты

Закон Ома для участка цепи

Перечислим основные величины, характеризующие электрические цепи.

(Сила тока, напряжение, сопротивление).

Сегодня мы перед собой поставим основную цель: раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи. Они связаны между собой законом, носящим имя Ома.

Мы постараемся выяснить, как зависит сила тока от напряжения в участке цепи при постоянном сопротивлении этого участка и как сила тока зависит от сопротивления проводника, при постоянном напряжении на его концах.

Для этого разобьёмся на две группы: первая будет находить зависимость силы тока от напряжения на участке цепи при постоянном сопротивлении, вторая — зависимость сила тока от сопротивления проводника, при постоянном напряжении на его концах.

На столах у вас есть все необходимое оборудование, а также схемы эксперимента и таблицы, которые необходимо заполнить.

1 группа:
U, B I, A R, Ом
const
const
const

Меняя сопротивление: 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом

2 группа:
U, B I, A R, Ом
const
const
const

Через ____ минут вы должны ответить на вопросы:

1. Как зависит сила тока в цепи от напряжения при постоянном сопротивлении?

2. Как зависит сила тока в цепи от сопротивления при постоянном напряжении?

Внимательно следите за правильностью подключения измерительных приборов!

Выводы: С увеличением напряжения сила тока в проводнике возрастает при постоянном сопротивлении, т.е. при

С увеличением сопротивления проводника сила тока уменьшается, т.е. при

Тогда сможем записать:

Это выражение называется законом Ома для участка цепи.

Закон Ома читается так: “сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению”

Данный закон немецкий физик Георг Ом открыл в 1827 году.

Историческая справка:

Георг Ом (1787-1854) — немецкий физик-экспериментатор. Он родился 16 марта 1787 года в семье слесаря. Отец придавал большое значение образованию детей. Хотя семья постоянно нуждалась, Георг учился сначала в гимназии, а потом в университете. Сначала он преподавал математику в одной из частных школ Швейцарии. Физикой Георг Ом стал интересоваться позже. Свою научную деятельность начал с ремонта приборов и изучения научной литературы. Создание первого гальванического элемента открыло перед физиками новую область исследований, и Ом сделал важнейший шаг на пути создания теории электрических цепей. В 1825 году он представил научному миру плоды своего труда в виде статьи, которую озаглавил “Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят электричество”. Сейчас это сообщение мы называем законом его имени. В честь этого ученого также названа единица сопротивления.

Для запоминания формулы закона Ома и последующего его применения для решения задач лучше пользоваться треугольником.

Графическая зависимость силы тока от напряжения называется ВАХ (вольт – амперная характеристика) проводника.

2. Реостат как элемент управления

На предыдущих уроках мы говорили, что существуют не только потребители и источники электрического тока, но еще и так называемые элементы управления. Одним из важных элементов управления является реостат или любой другой прибор, основанный на его действии. В реостате используется проводник из заранее известного материала с определенной длиной и сечением, а значит, мы можем узнать его сопротивление. Принцип работы реостата основан на том, что мы можем изменять это сопротивление, следовательно, можем регулировать силу тока и напряжение в электрических цепях.

3. Устройство реостата

На рисунке 1 представлен реостат без оболочки. Это сделано для того, чтобы можно было посмотреть все его части. На керамическую трубу (1) намотан провод (2). Его концы выведены к двум контактам (3а). Также имеется штанга, в конце которой расположен контакт (3б). По этой штанге движется скользящий контакт (4), так называемый «ползун».

Если расположить скользящий контакт посередине (рис. 2а), то будет задействована только половина проводника. Если передвинуть этот скользящий контакт дальше (рис. 2б), то будет задействовано больше витков провода, следовательно, его длина возрастет, сопротивление увеличится, а сила тока уменьшится. Если же передвинуть «ползун» в другую сторону (рис. 2в), то, наоборот, сопротивление уменьшится, и сила тока в цепи возрастет.

Рис. 1. Устройство реостата

Внутри реостат полый. Это необходимо, поскольку при протекании тока реостат нагревается, а эта полость обеспечивает быстрое охлаждение.

4. Изображения реостата на схемах

Когда мы изображаем схему (рисунок электрической цепи), то каждый элемент обозначается определенным символом. Реостат обозначается следующим образом (рис. 3):

Рис. 3. Изображение реостата

Красный прямоугольник соответствует сопротивлению, синий контакт – подводящий к реостату провод, зеленый – скользящий контакт. При таком обозначении легко понять, что при движении ползунка влево сопротивление реостата уменьшится, а при движении вправо – увеличится. Также может использоваться следующее изображение реостата (рис. 4):

Рис. 4. Еще одно изображение реостата

Прямоугольник обозначает сопротивление, а стрелка – то, что его можно изменять.

5. Включение реостата в электрическую цепь

В электрическую цепь реостат включается последовательно. Ниже приведена одна из схем включения (рис. 5):

Рис. 5. Включение реостата в цепь с лампой накаливания

Зажимы 1 и 2 подключаются к источнику тока (это может быть гальванический элемент или подключение к розетке). Стоит обратить внимание, что второй контакт должен быть подключен к движущейся части реостата, которая позволяет менять сопротивление. Если увеличивать сопротивление реостата, то накал лампочки (3) будет уменьшаться, а значит, ток в цепи тоже уменьшается. И, наоборот, при уменьшении сопротивления реостата лампочка будет гореть ярче. Этот метод часто используется в выключателях для регулировки интенсивности освещения.

Реостат также можно использовать для регулировки напряжения. Ниже представлены две схемы (рис. 6):

Рис. 6. Включение резистора в цепь с вольтметром

В случае использования двух сопротивлений (рис. 6а) мы снимаем определенное напряжение со второго резистора (устройство, которое основано на сопротивлении проводника), и таким образом, как бы регулируем напряжение. При этом надо точно знать все параметры проводника для правильной регулировки напряжения. В случае с реостатом (рис. 6б) ситуация заметно упрощается, поскольку мы можем непрерывно регулировать его сопротивление, а значит, и изменять снимаемое напряжение.

6. Применение реостата

Реостат – достаточно универсальный прибор. Кроме регулировки силы тока и напряжения, он также может использоваться в различных бытовых приборах. Например, в телевизорах регулировка громкости происходит с помощью реостатов, переключение каналов в телевизоре также неким образом связано с использованием реостатов. Также стоит обратить внимание, что для безопасности лучше использовать реостаты, снабженные защитным кожухом (рис. 7).

Рис. 7. Реостат в защитном кожухе

На этом уроке мы рассмотрели строение и применение такого элемента управления, как реостат. На следующих уроках будут решаться задачи, связанные с проводниками, реостатами и законом Ома.

Закрепление знаний

На рисунке изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением?

По закону Ома для участка цепи, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника при постоянном напряжении. Т.к. при напряжении 6В сила тока проводника В, 1А, а сила тока проводника А, 3А. Таким образом, сила тока проводника В меньше, значит сопротивление больше.

Докажите это расчетами.

Общий ответ: 6 Ом > 2 Ом Rв > Ra.

Домашнее задание

1. Ф.Я.Божинова, Н.М.Кирюхин, Е.А.Кирюхина. Физика, 9 класс, «Ранок», Харьков, 2009. § 11 (с.57-60), §12 (с.61-65) читать.

2. Упражнение 11, задача 3,4 (решить).

3. Решить задачи:

3.1. Длина и площадь поперечного сечения алюминиевого и железного проводов одинаковые. Какой из проводников имеет большее сопротивление?

3.2. Какое сопротивление имеет медный провод длиной 10 м и площадью поперечного сечения 0,17 мм 2 ?

3.3. Какой из сплошных железных стержней разного диаметра имеет большее электрическое сопротивление? Массы стержней одинаковые.

4. Выполнить тестовое задание:

Вариант 1

1. Как зависит сила тока от сопротивления проводника?

А. Сила тока прямо пропорциональна сопротивлению.

Б. Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

В.. Сила тока равна сопротивлению

Г. Этой зависимости нет

2. Математическая запись закона Ома

А. Б. В. I= UR Г.

3.В электрической цепи амперметр показывает 3 А, а вольтметр 6 В. Чему равно сопротивление резистора?

А. 2 Ом. Б. 0,5 Ом. В. 18 Ом Г. 3 Ом.

4.Напряжение на концах проводника увеличилось вдвое. Как изменилась сила тока, протекающего в проводнике?

А. Уменьшилась в 2 раза В. Увеличилась в 2 раза

Б. Не изменилась Г. Уменьшилась в 1,5 раза

5.Можно лиэлектрическую лампу, рассчитанную на напряжение

127 В, включать в цепь с напряжением 220 В?

А. Нельзя. Сила тока в цепи превысит допустимое значение, и лампа перегорит

Б. Можно. Ничего не произойдет

В. Можно, но только в цепях с постоянным током.

1. Как зависит сила тока от напряжения проводника?

А. Сила тока пропорциональна напряжению.

Б. Сила тока обратно пропорциональна напряжению.

В. Этой зависимости нет. Г. Сила тока равна напряжению

2.Формулировка закона Ома.

А. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротив лению и обратно пропорциональна напряжению на этом участке.

Б. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

В. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротивлению и напряжению на этом участке.

Г. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна произведению его сопротивления и напряжения на этом участке.

3. Сила тока электрической лампы 0,5 А, сопротивление спирали 10 Ом. Найти напряжение на концах спирали.

А. 8,5 В Б. 20 В. В. 0,05 В Г. 5 В.

4.Необходимо вдвоеуменьшить силу тока в данном проводнике. Что для этого нужно сделать?

А. Увеличить напряжение в 2 раза

Б. Вдвое уменьшить сопротивление.

В. Уменьшить напряжение в 2раза Г. Ничего не делать.

5.Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нем и напряжения на его концах?

А. Сопротивление зависит от силы тока и напряжения

Источник

Урок физики в 8-м классе «Реостаты. Регулирование силы тока реостатом»

Разделы: Физика

Тема: «Реостаты. Регулирование силы тока реостатом», 8 класс/

Тема урока: Реостаты. Регулирование силы тока реостатом.

Цели урока:

  • Обучающие:
    • познакомить учащихся с устройством и применением реостатов.
  • Развивающие:
    • развивать практические навыки сборки электрической цепи, умения использования электрических приборов, умения логически мыслить;
    • расширять политехнический кругозор учащихся
  • Воспитательные:
    • прививать интерес и любовь к предмету;
    • воспитывать выдержанность, тактичность, умение слушать товарищей; воспитывать аккуратность, четкость в ответах и действиях.

I. Организационный момент.

II. Вступительное слово учителя: Cегодня на уроке мы продолжаем изучение темы: «электрический ток » и должны познакомиться с очень важным электрическим прибором.
Давайте вспомним Пушкина: « Театр уж полон, Ложи блещут» и вот прозвенел третий звонок, и … перед началом спектакля медленно, постепенно гаснут электрические лампы в зрительном зале. Как же это происходит?

Внимание! Черный ящик.

На демонстрационном столе собрана простейшая электрическая цепь (источник тока, лампочка на подставке, реостат, ключ). Реостат находится в черном ящике. Учитель демонстрирует выключение лампочки с помощью ключа, а затем реостата. Лампочка обыкновенного фонарика гаснет так же медленно, как и лампы в кинотеатре.
Что же в черном ящике? Что бы ответить на этот вопрос учитель предлагает учащимся получить ключевое слово урока. Для этого необходимо правильно ответить на вопросы и выбрать в слове нужную букву, номер которой указан в скобках.

1. Физическая величина, характеризующая свойство проводников ограничивать силу тока в цепи (4)
2. Чертеж, на котором изображен способ соединения электрических приборов в цепи (3)
3. Ученый, открывший очень важный закон электричества (1)
4. Проводник, имеющий определенное сопротивление (5)
5. Слово, означающее движение или течение чего-то (1)
6. Прибор для измерения силы тока в цепи (1)
7. Единица измерения напряжения (5)

В ходе работы учитель задает дополнительные вопросы для подготовки к хорошему восприятию новой темы, при этом ученик получает жетон за правильный ответ, в конце урока это учитывается при выставлении оценок

Вопросы:

К №1 а) От каких величин и как зависит сопротивление проводника?
б) Длину проводника увеличили в 2 раза, что произошло с сопротивлением проводника и с силой тока в нем?
в) В электроплитке перегорела спираль, нашли точно такую же, из такого же материала и той же длины, но в 2 раза меньшего сечения, что нужно сделать, чтобы сопротивление новой было равно сопротивлению прежней?
К №4. Как обозначается на схемах резистор?
К №5. Как направлен ток в электрической цепи?
К №6. Как включается амперметр в электрическую цепь?
К №7 Напряжение на лампочке карманного фонарика 6,3 В. Что это значит?

На доске заранее заготовлена табличка, в которую ребята по очереди вписывают необходимые буквы

Учитель: На практике часто бывает необходимо регулировать силу тока в цепи, не только в зрительном зале. Водитель трамвая или троллейбуса, трогая машину с места, должен постепенно увеличивать силу тока в электродвигателе, иначе получится сильный рывок. Изменяют силу тока в динамике радиоприемника, регулируя громкость. Скорость вращения вала электродвигателя швейной машины также изменяется при изменении силы тока. Для уменьшения или увеличения силы тока служат приборы называемые реостатами (открыть черный ящик и показать реостат)

III. Объявляется тема и цель урока.

Ученики делают записи в тетради/

Учитель: Простейшим реостатом может служить простая проволока с очень большим удельным сопротивлением. Для выяснения, что же лежит в основе принципа действия реостата, обратимся к опыту.

Просмотр фрагмента №4 фильма «Постоянный электрический ток», «Зависимость сопротивления проводника от его длины».

Комментарий учителя: при помощи подвижного контакта можно уменьшать или увеличивать длину включенного в цепь участка проволоки, тем самым, изменяя сопротивление цепи, а значит и силу тока в ней. Однако такой реостат неудобен в обращении из-за больших размеров. Догадались уменьшить размеры прибора и сделали его компактным.

Просмотр фрагмента №5 фильма «Постоянный электрический ток». «Устройство и действие реостата».

Сообщить ребятам, что дома они должны будут приготовить рассказ о реостате, напомнить уже известный план.

План рассказа о физическом приборе:

1. Историческая справка
2. Название и назначение
3. Устройство
4. Принцип действия
5. Условное изображение на схемах
6. Применение

По первому вопросу учитель сообщает, что слово реостат произошло от греческого реос – течение, поток, статос – неподвижный.

1840 год Б.С.Якоби доложил на заседании Петербургской академии наук об изобретении регулятора силы тока.

Определение: Устройство для регулирования и ограничения силы тока в электрической цепи называют реостатом.

Применение реостатов: Различают реостаты пусковые, пускорегулировочные, нагрузочные, реостаты возбуждения.
Реостаты бывают жидкостными и угольными. В старших классах мы будем изучать реостаты, являющиеся делителями напряжения — потенциометры
Сегодня на уроке познакомимся с ползунковым и ступенчатым реостатом.

Знакомство со ступенчатым реостатом

На раме из изолятора укреплены проволочные спирали. Нижние концы спиралей закреплены на контактах и расположены по дуге окружности. Металлический рычаг может касаться любого из этих контактов и включать в цепь то или иное количество спиралей. Сопротивление при этом изменяется как бы ступенями. Это не очень удобно, т к сопротивление меняется рывками.
При работе реостаты нагреваются, допустимое нагревание на 70-80 °С над окружающей температурой, при сильных токах применяют реостаты из толстой проволоки, никогда обмотку не делают в несколько рядов. Иногда применяется не круглая проволока, а плоская лента, при той же площади сечения поверхность соприкосновения с воздухом будет больше и охлаждение лучше.

IV Знакомство с устройством реостата

Порядок выполнения работы

1. Ознакомься с устройством лабораторного реостата. Найди у реостата керамический цилиндр, никелиновую проволоку, присоединение ее концов к зажимам, металлический стержень, ползун.
2. Запишите паспортные данные реостата
3. Ответьте на вопросы:

  • Как изолированы витки проволоки друг от друга у реостата?
  • Почему для изготовления реостата используют никелиновую проволоку?
  • Какова роль ползуна реостата?
  • Что означают числа в паспорте реостата?
  • Как включается реостат в электрическую цепь?

Учитель предлагает учащимся изучить ползунковый реостат, пользуясь § 47 учебника (стр109) (на каждой парте лабораторный реостат). Обратить внимание ребят на то, что на каждом реостате имеется надпись, где указаны сопротивление обмотки и максимально допустимая сила тока, которую она может выдержать .

V. Практическое задание: Регулирование силы тока реостатом.

Задание выполняется по указаниям к лабораторной работе №5 на странице 173. обратить внимание на правила пользования реостатом см стр. 174, а также технику безопасности при работе с электрическими цепями. Изобразить в рабочих тетрадях схему электрической цепи по рисунку на стр. 173. Работа с рисунком 76а, где стрелками показано направление тока, протекающего через реостат и со схемой:

Укажите положение ползунка реостата, если сопротивление реостата:

  • Полностью выведено
  • Полностью введено
  • Введено наполовину

VI. Домашнее задание § 47 Л. №1350, 1356 (п), № 1338, 1342 (у).

Источник

обозначение на схеме, для чего нужны реостаты

Этот электрический прибор был изобретён немецким физиком Поггендорфом во второй половине XIX века. Первый образец устройства давал ясное представление о том, что такое реостат (РС). Его предназначение заключалось в том, чтобы путём изменения собственного сопротивления влиять на величину силы тока и напряжения в электрической цепи.

а) – ползунковый реостат, где В – ввод, А – выход электрического тока; б) – схематичное изображение РС

Как устроен реостат

Реостат это управляемое переменное сопротивление, которое может изменять параметры тока в электрической цепи.

В результате большого количества экспериментов и научно-технических исследований появились различные модели реостатов, такие как:

  • проволочный;
  • ползунковый;
  • жидкостный;
  • ламповый.

Проволочный

Это простейший реостат. Он состоял из проволоки с высоким удельным сопротивлением, натянутой на раму. Она проходила сразу через несколько разъёмов. Включая тот или иной контакт, добивались изменения длины проводника. Тем самым получали нужную величину сопротивления, следовательно, изменялись параметры силы тока и напряжения в электрической цепи. Недостатком такого устройства являлась ограниченность длины проводника, соответственно, диапазона изменений характеристик тока.

Ползунковый

Ползунковый прибор – это классика строения реостата. РС представляет собой удлинённую катушку, которая выглядит как цилиндр из диэлектрического материала с намотанным на него проводом, покрытого окалиной. По штанге поступательно передвигается ползунок, который касается контактами спирали катушки. Прибор подключают к электрической цепи в двух точках: это контакт ползунка и один из концов катушки.

Жидкостный

Аппарат представляет собой ёмкость, заполненную электролитом, в которую погружены два электрода в виде металлических пластин. Сопротивление тока, протекающего через электролит, напрямую зависит от промежутка между электродами и обратно пропорционально площади поверхности электродов.

Ламповый

Сопротивление в цепи регулируется количеством включённых параллельно ламп накаливания. Это не очень удачное решение. Регулировка параметров тока дорого обходится за счёт большой траты электроэнергии, потребляемой лампами накаливания.

Важно! Все вышеперечисленные устройства давно канули в прошлое, кроме ползункового реостата. Это были пионеры в сфере регулировки параметров электрического тока. На смену им пришли экономичные и компактные переменные резисторы. Несмотря на это, принцип работы устройств остался прежним.

Принцип работы

Принцип работы РС можно рассмотреть на примере действия ползункового прибора. Ползун перемещается вдоль катушки поперёк витков намотки. По бокам керамического цилиндра установлены две стойки, которые поддерживают горизонтальную штангу. Ползун надет через отверстие в корпусе на эту горизонтальную ось, по которой он свободно перемещается.

Ползунок двумя металлическими пластинками трётся о витки катушки. Ток не может проходить напрямую через витки, а только по спирали. Следовательно, работать может только та часть катушки, которая заключена между входным контактом и ползунком. Этим была решена проблема ограниченности длины проводника проволочного РС.

Чем ближе контактор к входному контакту катушки, тем меньше сопротивление РС. В результате уменьшается напряжение, и увеличивается сила тока электрической цепи. Напряжение подаётся на всю длину обмотки, а рабочий ток снимается контактами ползуна. Контактор в принципе разделяет РС на два последовательно соединённых резистора.

Обратите внимание! Реостат на схеме обозначают в виде прямоугольника со стрелкой. Геометрическая фигура – это катушка, а стрелка означает ползунок.

Обозначение реостата на электросхеме

Виды реостатов

Основные три вида реостатов:

  • тороидальный реостат;
  • рычажный тип;
  • штепсельный РС.

Тороидальный реостат

Обмотка РС представляет собой тороидальную конструкцию, верхняя поверхность которой образует контактную дорожку. Поворотный контактор вращается вокруг своей оси, касаясь обмотки. Тороидальная катушка обеспечивает неразрывность электрической цепи во время поворота ползуна.

Эту особенность переменного сопротивления используют в городском электротранспорте. Беспрерывная перемена силы тока и напряжения питания электродвигателя обеспечивает плавное перемещение транспортного средства. При поломке устройство не подлежит ремонту. Потребуется замена прибора новым реостатом.

Тороидальный реостат

Рычажный тип

В отличие от тороидальной модели, рычажный реостат меняет величину сопротивления тока рывками. Рычаг, исполняя роль контактора, передвигается с одного контакта на другой. В устройстве расположено несколько резисторных линий с определённым сопротивлением. Рычажный бегунок одновременно работает выключателем одной линии и включателем другого резистора.

Штепсельные РС

Как и рычажный тип РС, штепсельные устройства регулируют сопротивление электрической цепи ступенчато. Единственное отличие заключается в том, что переход от одного режима к другим параметрам тока происходит без разрыва цепи. При извлечении очередного штепселя происходит перенаправление энергетического потока через определённый резистор.

Материалы изготовления

Реостаты по виду материала изготовления делятся на 4 типа. Это угольные, металлические, жидкостные и керамические РС:

  1. К угольным устройствам относятся модели, где переменным сопротивлением выступает графитовый стержень.
  2. Металлическим примером исполнения могут быть ползунковые реостаты. У них переменный резистор – это катушка из металлической проволоки.
  3. Жидкостные переменные сопротивления используются для регулирования работы электродвигателей во взрывоопасной атмосфере.
  4. К керамическим реостатам относятся тороидальные приборы. Их устройство описано выше по тексту.

Охлаждение

Электричество, пройдя через резистор, тратит часть энергии на преодоление сопротивления проводника, которая преобразуется в тепло. При чрезмерном его выделении реостат может сильно перегреться и прийти в полную негодность.

По этой причине применяют, согласно ГОСТу, две системы охлаждения переменных резисторов, это:

  • воздушная;
  • жидкостная.

Воздушная система охлаждения

Она основана на принудительной вентиляции. Для этого применяют лопастные и турбинные вентиляторы. В реостате датчик производит измерение уровня нагрева прибора. При достижении допустимого порога температуры датчик подаёт сигнал на включение системы вентиляции. При понижении нагрева вентилятор выключается.

Жидкостное охлаждение

Жидкостное охлаждение переменного резистора большой мощности осуществляется с помощью саркофага, в рубашке которого постоянно циркулирует минеральное масло. Оно отводит тепло от реостата наружу.

Для чего нужен РС

Исходя из того, для чего нужен реостат, переменные устройства делятся на следующие виды:

  • пускорегулирующие приборы;
  • пусковые РС;
  • балластники;
  • нагрузочные устройства.

Пускорегулирующие приборы

Реостаты применяют в системе управления электродвигателями постоянного тока. При переменном токе РС включают в схему питания асинхронных двигателей с фазовым ротором.

Пусковые РС

Их основное назначение – это понижение величины силы пускового тока во время старта электромотора. Также такие реостаты работают в системах рекуперативного реостатного торможения. Оно нужно для плавного снижения скорости вращения роторов электромоторов и генераторов.

Балластники

Балластные РС быстро поглощают энергию, которая выделяется при резком торможении электродвигателя. То есть происходит сброс балласта в виде излишней электроэнергии.

Нагрузочные устройства

РС этого вида создают дополнительную нагрузку в электроцепи. Это нужно для поддержания необходимых процессов, связанных с режимом работы различных приборов, двигателей и других устройств.

Датчики на основе реостата

Положение ползуна в РС определяет величину напряжения и силы тока в рабочей цепи электрического тока. Изготовить датчик на основе реостата не составляет особого труда. К тороидальному переменному сопротивлению подводят фазу и ноль питания, на выход выводят изменённую фазу из резистора и ноль.

Сегодня на смену устаревшим приборам пришли оптические и магнитные аналоги. Датчики на основе переменных резисторов ещё продолжают массово применять в радиотехнике. Это подстроечные сопротивления регуляторов уровня громкости и других опций.

Датчик на основе реостата

Поворачивая ручку регулировки громкости радиоустройства, перемещают ползунок по графитовому диску. От его положения зависят сопротивление цепи и мощность звукового сигнала.

Реостат печки отопления салона автомобиля

Сама печка автомобиля во включённом состоянии находится в статичной степени нагрева. Уровень температуры воздуха в салоне зависит от скорости вращения ротора вентилятора. Реостат, встроенный в цепь питания вентилятора, меняет скорость воздушного горячего потока через ручное управление.

Существуют комбинированные системы обогрева салона автомобиля. Это когда степень нагрева воздушного потока регулируется двумя реостатами: самой печки и вентилятора.

Реостат печки автомобиля

Дополнительная информация. Типичной причиной выхода из строя системы обогрева салона часто бывает перегорание предохранителя. Поломку устраняют перепайкой электрической детали.

С развитием научно-технического прогресса многие электроприборы быстро устаревают. На смену им приходят более совершенные устройства, менее затратные и более эффективные. То же происходит с реостатами. Электротехническая промышленность постоянно поставляет на рынок всё более новые и совершенные виды резисторов.

Видео

Символ реостата, схема и подключение

Реостат — это не что иное, как переменный резистор. Основная функция реостата — управлять протеканием тока, контролируя значение сопротивления. Увеличивая или уменьшая значение сопротивления, мы можем увеличивать или уменьшать ток. Здесь мы увидим конструкцию, схему подключения и обозначение реостата. Как правило, реостаты используются для высоковольтных и сильноточных приложений, таких как управление двигателем постоянного тока, регулирование яркости света, управление нагревателем и т. Д.Принцип работы реостата очень прост. согласно закону Ома протекание тока зависит от двух факторов — напряжения и сопротивления. Таким образом, контролируя напряжение или величину сопротивления, мы можем контролировать течение тока. То же самое делает и реостат. Перемещая стеклоочиститель, мы можем увеличивать или уменьшать значение сопротивления, чтобы контролировать прохождение тока.

Символ реостата

Символ реостата такой же, как и обычный символ резистора, включая стрелку.Эта стрелка указывает на подвижный дворник или переменное сопротивление.

Читайте также:

Схема реостата

Здесь вы можете увидеть простую конструктивную схему реостата.

Реостат имеет всего три клеммы. две клеммы подключены к началу и концу катушки. Другой вывод подключен к металлическому пути, по которому движется стеклоочиститель.

На приведенной выше схеме вы можете видеть, что катушка намотана на изоляционный материал.Две клеммы катушки подключены к клемме A и клемме B. Клемма C подключена к металлической дорожке, по которой движется стеклоочиститель. Поэтому, когда мы перемещаем стеклоочиститель, мы получим разные значения сопротивления между клеммой A и клеммой C. Помните, что эта катушка не изолирована. Перемещая дворник, мы в основном увеличиваем или уменьшаем обороты. Таким образом, увеличение числа витков означает увеличение сопротивления, а уменьшение числа витков означает уменьшение сопротивления. Таким образом, когда сопротивление увеличивается, поток тока будет уменьшаться, а когда сопротивление уменьшается, поток тока будет увеличиваться.

Читайте также:

Подключение реостата

Здесь вы можете увидеть подключение реостата.

Мы уже знаем, что у реостата всего три клеммы. Терминал B нигде не должен быть подключен. Держите его отключенным. Мы используем только клемму A и клемму C. Подключение реостата очень простое. Он просто должен быть подключен последовательно между источником питания и нагрузкой. Когда мы перемещаем дворник, ток от источника питания к нагрузке также меняется.

Существуют также недостатки и опасности использования реостата. Поскольку катушка с проводом не изолирована, существует риск поражения электрическим током при случайном прикосновении. Регулирование протекания тока с помощью реостата приводит к огромным потерям электроэнергии и нежелательному нагреву.

Принцип работы реостата и потенциометра практически одинаков. Потенциометр используется в качестве делителя напряжения, и все выводы потенциометра используются для соединения с цепью. Но в случае реостата для подключения к цепи используются только две клеммы.

Читайте также:

Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Работа, строительство, типы и использование

Реостат — Рабочий

Один из самых распространенных электрических компонентов — резистор. В приложениях, где требуется переменное сопротивление, в основном предпочтительны потенциометры и реостат. Примерно так же мы уже обсуждали потенциометры в нашей предыдущей статье.

Здесь мы поговорим о реостате подробнее.

Что такое реостат?

Реостат — это тип переменного резистора, сопротивление которого можно изменять, чтобы изменить величину тока, протекающего через цепь.

Это устройство было названо «Реостат» английским ученым сэром Чарльзом с использованием двух греческих слов «реос» и «statis» (что означает текущее управляющее устройство).

Он имеет два терминала, один из которых фиксированный, а другой — подвижный. Некоторые реостаты имеют три вывода, как и потенциометр, хотя используются только два вывода (используются только один из двух фиксированных выводов и подвижный вывод).

Некоторые практические реостаты показаны ниже.

Практические реостаты

В отличие от потенциометров, эти устройства должны пропускать значительный ток. Следовательно, резисторы с проволочной обмоткой в ​​основном используются для создания реостатов.

На принципиальной схеме реостат часто представлен так, как показано ниже.

Символ реостата Схема реостата

Так на каком основании работает реостат? Давайте узнаем об этом в следующем разделе.

Принцип работы реостата

Чтобы понять значение реостата и принцип его работы, давайте освежим наши основные электрические схемы.

Три основных параметра электрической цепи: напряжение, приложенное к цепи, ток в цепи и сопротивление цепи.

Теперь мы знаем, что эти параметры взаимозависимы. То есть, чтобы изменить ток, мы можем либо изменить приложенное напряжение, либо изменить сопротивление цепи.

Когда мы используем реостат в цепи, мы, по сути, изменяем сопротивление цепи, чтобы изменить ток. Поскольку ток и сопротивление обратно пропорциональны, если требуется уменьшение тока, мы увеличим сопротивление реостата. Точно так же, если требуется увеличение тока, мы просто уменьшим сопротивление реостата.

Теперь вы можете задаться вопросом, существует ли максимальный предел, до которого сопротивление может быть уменьшено или увеличено в реостате.Ответ — да, есть. Для каждого реостата есть рейтинг сопротивления, например, если реостат имеет рейтинг 50 кОм, минимальное сопротивление, которое он может предложить, равно 0, а максимальное — 50 кОм.

Так как же изменить сопротивление реостата?

Для этого перемотайте свои основы сопротивления. В нашей предыдущей статье «Сопротивление и электропроводность — Полное руководство » мы обсудили параметры, от которых зависит сопротивление материала. Три основных фактора, от которых зависит сопротивление материала, — это его длина, площадь поперечного сечения и тип.

Здесь, в этом устройстве, эффективная длина изменяется с помощью скользящего контакта. Реостат, как уже упоминалось, имеет фиксированный и подвижный вывод. Эффективная длина — это длина между фиксированным выводом и положением скользящего вывода на резистивном пути. По мере движения ползунка эффективная длина изменяется, тем самым изменяя сопротивление реостата.

Поскольку сопротивление прямо пропорционально длине, по мере увеличения эффективной длины сопротивление увеличивается.Точно так же, когда эффективная длина уменьшается, сопротивление реостата уменьшается.

Теперь, когда принцип работы достаточно понятен, давайте посмотрим на конструкцию и типы реостатов.

Конструкция реостата:

Конструкция реостата такая же, как у потенциометра, о чем подробно говорилось в нашей статье о потенциометрах. Подобно потенциометру, реостат имеет три контакта, два фиксированных и один подвижный. Кроме того, этот подвижный терминал скользит по резистивной дорожке.Этот резистивный путь может быть из любого типа резистивного материала, такого как резистор из углеродного состава, резистор с проволочной обмоткой, резистор из проводящего пластика и керамический резистор. Выбор типа резистивного материала полностью зависит от типа применения. Однако в большинстве приложений эти реостаты имеют тенденцию пропускать значительный ток, и поэтому в этих случаях выбирается резистивный путь с проволочной обмоткой.

Также геометрия резистивного пути может быть вращательной или линейной.

Исходя из геометрии резистивного пути, у нас есть два основных типа реостатов, а именно роторные реостаты и линейные реостаты. Помимо этих двух существует еще один тип реостата, называемый триммером.

Вам также может понравиться — Как сделать реостат

Рабочий реостат

Остановимся вкратце о каждом из них

Типы реостатов:
1. Линейный реостат:

Эти реостаты имеют линейный резистивный путь.Скользящий терминал скользит по этому пути. Есть два фиксированных терминала, однако используется только один из двух. Другой терминал подключен к слайдеру.

В основном они используются в лабораторных условиях. В основном используется проволочный резистивный путь вдоль материала линейной цилиндрической формы.

На следующем рисунке показан типичный линейный реостат.

Линейный реостат
2. Поворотный реостат:

Роторный реостат полностью соответствует своему названию, так как он имеет ротационный резистивный путь.Они в основном используются в энергетических приложениях. Эти реостаты имеют вал, на котором установлен грязесъемник. Стеклоочиститель — это не что иное, как скользящий контакт для поворотного реостата, который может вращаться на ¾ круга.

Функция и принцип работы одинаковы для обоих типов реостатов.

На рисунке ниже показан роторный реостат.

Поворотный реостат

3. Предустановленный реостат:

Когда реостаты используются в печатной плате, они используются как подстроечные резисторы или предустановленные реостаты.Триммеры — это не что иное, как небольшой реостат, в основном используемый в схемах калибровки. Доступны два подстроечных резистора, хотя в большинстве случаев подстроечный резистор с трехполюсным потенциометром используется в качестве двухполюсного реостата.

На рисунке ниже показан триммер.

Предустановка

Мы видим, что реостат и потенциометр имеют одинаковую конструкцию. Вы можете задаться вопросом, можно ли использовать потенциометр в качестве реостата.

Да, можно подключить как реостат. Посмотрим, как это сделать.

Потенциометр, подключенный как реостат:

Вам также может понравиться — Разница между потенциометром и реостатом

Мы видим, что потенциометр имеет три вывода, два фиксированных вывода и подвижный вывод.Реостат также имеет то же самое, хотя использует только один из двух фиксированных выводов. Так что подключить потенциометр к реостату довольно просто.

Все, что вам нужно сделать, это соединить неподвижный терминал и подвижный терминал вместе так, чтобы он действовал как единый движущийся терминал. Таким образом, теперь у вас есть фиксированный терминал и подвижный терминал.

Вместо регулятора напряжения, потенциометр будет работать как регулятор тока или реостат.

Таким образом, вы можете использовать потенциометр в качестве реостата.Таким образом, обычная практика заключается в подключении кастрюли в качестве реостата.

На рисунке ниже показано схематическое изображение потенциометра, подключенного как реостат.

Потенциометр, подключенный как переменное сопротивление

Реостат — применение и применение

Самым распространенным применением реостатов, как уже обсуждалось, является управление током. Все другие приложения в основном основаны на этом текущем управляющем свойстве реостата.Эти реостаты используются для ограничения тока и предотвращения сильноточных повреждений. В соответствии с текущими требованиями выбирается размер используемого реостата. Например, для сильноточных цепей используются большие реостаты. Они также используются в цепях регулятора освещенности,
в цепях управления скоростью для двигателей, нагревателей и духовок. Поскольку они рассеивают тепло, они имеют низкий КПД и, следовательно, в настоящее время заменяются переключающими устройствами с регулируемой шириной импульса. Предустановленные реостаты или подстроечные резисторы используются во время калибровки или настройки схемы.В случае отсутствия подстроечных резисторов с двумя выводами, подстроечный потенциометр с тремя выводами подключается как реостат подстроечного резистора.

На этом мы подходим к заключению статьи. Давайте быстро рассмотрим реостаты.

Реостаты: быстрый взгляд назад.

Реостаты — это разновидность переменных резисторов. В основном это три оконечных устройства, но используются только два из этих трех терминалов. Три клеммы включают две фиксированные клеммы и подвижную клемму (называемую ползунком или дворником).Из двух фиксированных терминалов используется только один. Когда ползунок перемещается по резистивному пути, они изменяют сопротивление в цепи и, следовательно, контролируют ток в цепи. Они похожи на потенциометр, хотя оба используются для разных целей. Потенциометр используется для управления напряжением в цепи, а реостат используется для управления током в цепи. Конструкция реостата такая же, как и у потенциометра. Он имеет резистивную липкость, которая может быть линейной или вращающейся.Типы реостатов включают линейные, поворотные и подстроечные реостаты.

Вам также может понравиться — Переменный резистор — Рабочий

Подстроечный реостат используется, когда эти устройства должны быть включены в печатные платы. Поворотные и линейные реостаты используются в силовых и токоограничивающих приложениях. Потенциометр можно подключить как реостат, просто подключив его фиксированные клеммы к скользящей клемме. Таким образом, в областях, где реостат недоступен, потенциометр можно подключить таким образом и использовать в качестве реостата.

Схема, работа, символы и ее применение

В электрической цепи многократно желательно ограничивать ток, что может быть сделано путем уменьшения напряжения или увеличения сопротивления в цепи (закон Ома). Реостат — это устройство, которое облегчает это. Слово реостат происходит от греческого языка, означающего изменяющийся поток (текущий). Это необходимо для любой электротехнической лаборатории / мастерской, чтобы проводить эксперименты в условиях переменного тока и напряжения.Это делается путем вставки в цепь переменного сопротивления. Обеспечиваемый этим плавный контроль очень помогает при проведении точных наблюдений. Доступны многие типы реостатов, которые используются в силовых / электрических цепях, но здесь мы ограничимся линейным реостатом скользящего типа, который наиболее часто используется в электрических / силовых цепях.

Что такое реостат?

Определение: Реостат — это плавно регулируемое сопротивление, используемое для изменения протекания тока в электрической цепи.Британский ученый сэр Чарльз Уитстон был человеком, который дал это греческое слово, означающее текущее управляющее устройство.

Реостат

Функция реостата

Из базовой электротехники мы знаем, что напряжение, ток и сопротивление взаимозависимы и могут быть представлены как:

R = V / I

Где R — сопротивление, ‘ V — напряжение, а I — ток. И поэтому, чтобы изменить ток, мы должны либо изменить напряжение, либо сопротивление.Источник напряжения обычно фиксированный и не может быть изменен, поэтому остается только сопротивление.

Это сопротивление, которое можно плавно изменять от нуля до максимального значения. Кроме того, мы знаем, что сопротивление прямо пропорционально длине провода и обратно пропорционально диаметру провода. Материал также играет свою роль, поскольку разные материалы имеют разное удельное сопротивление. Длину и диаметр проволоки можно легко выбрать в зависимости от наших требований.

Поскольку прохождение тока через сопротивление связано с повышением температуры. Поскольку повышение температуры также может привести к изменению сопротивления. В реостате всегда желательно, чтобы сопротивление оставалось почти постоянным в широком диапазоне температур. Для этой цели используется материал, известный как «константан», который представляет собой сплав меди и никеля, поскольку его сопротивление остается стабильным в широком диапазоне температур.

Конструктивно он имеет две фиксированные точки / клеммы, которые представляют собой концы константановой проволоки, намотанной на керамическую трубку.Третья точка — это точка очистки, которая перемещается (вручную или с помощью мотора) по этой намотанной проволоке. Когда мы перемещаем точку стеклоочистителя, подключенную к цепи, мы можем изменять сопротивление. В зависимости от конструкции он может быть линейного или роторного типа.

Конструкция

Выше показан графический вид линейного типа, который не требует пояснений.

Символы

Различные стандарты показывают символы реостата по-разному, однако наиболее часто используемые символы показаны выше.

Символы реостата

Работа реостата

Чтобы понять, как это работает, давайте рассмотрим пример реостата, который последовательно соединен с полем двигателя постоянного тока. Поскольку производительность двигателя постоянного тока во многом зависит от тока возбуждения, который должен быть точно отрегулирован, и он подключен последовательно с полем, это может сделать это хорошо.

Схема подключения реостата

Как показано на схеме подключения выше. Можно добавить, что хотя обычно требуется только фиксированная точка и переменная точка, существуют условия, при которых используются все три точки / терминала.

Цепь с двумя точками

На приведенном выше рисунке можно заметить, что точка стеклоочистителя и одна из фиксированных точек соединены, это сделано для того, чтобы исключить возможность разрыва цепи якоря / поля двигателя, если регулируемая точка / точка стеклоочистителя теряет контакт с сопротивлением или реостатом (будучи подвижной точкой). Точно так же используются все три точки этого, когда он используется в качестве потенциального делителя.

Области применения / применения

Применения реостата включают следующее.

  • Используется в электрических мастерских / испытательных лабораториях для изучения характеристик различного оборудования / цепей при различных условиях тока и напряжения.
  • Используется в мостах из пшеничного камня для определения неизвестных параметров путем балансировки моста.
  • Используется как диммер в цепях освещения.
  • Может использоваться как переменная резистивная нагрузка.
  • Может использоваться как делитель напряжения.

Разница между реостатом и потенциометром

Основное различие между этими двумя — их допустимая мощность.

Реостат Потенциометр
Реостат, способный обрабатывать более высокие ток и напряжение, в основном используется в электрических приложениях, таких как управление двигателем, управление освещением Потенциометр в основном используется в электронных приложениях, таких как электронные регуляторы, эталоны и т. д.

Конструктивно он может использовать различные среды в зависимости от текущей мощности, наиболее распространенной из которых является проволочный реостат. Потенциометр может иметь проволочную намотку или, возможно, сопротивление углерода / графита.
При этом все три точки могут использоваться или не использоваться. В потенциометре используются все три точки (две фиксированные и одна переменная)
Диапазон не доступен в реостате. Потенциометр, также известный как «горшок», бывает разных размеров и форм. Для большого диапазона и точных настроек у нас есть десять поворотов. У нас также могут быть цифровые потенциометры с использованием электронных компонентов.
Реостат из-за больших потерь мощности в виде тепла имеет ограниченное применение. В настоящее время используется большинство электронных компонентов, таких как SCR, MOSFET и т. Д.

Практически все электронное оборудование, в котором для настройки и управления требуются потенциометры.

Часто задаваемые вопросы

1). Из чего сделан реостат?

Для реостатного контроля могут использоваться различные среды, наиболее распространенной из которых является резистивная проволока из константана, обеспечивающая стабильность в широком диапазоне температур.

2). В чем разница между реостатом и потенциометром?

Основное различие между реостатом и потенциометром заключается в его допустимой мощности. Реостат подходит для работы с высоким током и напряжением, в то время как потенциометр может работать с током в низком диапазоне, например, Ma. и Mv. Диапазон.

3) В чем принцип реостата?

Принцип реостата основан на законе Ома, который гласит, что ток в проводнике прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению, при этом физические условия остаются постоянными.

4) Как проверить реостат?

Реостат можно проверить путем измерения сопротивления между любой из двух фиксированных и переменных точек. Изменение сопротивления должно быть пропорционально перемещению точки стеклоочистителя при ее перемещении от минимума к максимуму. Полученное таким образом значение должно соответствовать номинальному значению.

5) Почему у реостата три клеммы?

Некоторые особые требования к цепи требуют использования всех трех выводов, как в случае, когда реостат используется в качестве делителя потенциала, и где мы хотим исключить возможность разрыва цепи из-за движения стеклоочистителя.

Итак, это все о реостате. Это очень важное и полезное оборудование, хотя оно заменяется электронными устройствами, но не нашло замены во многих основных функциях, таких как мост Уитстона, пускатели ротора, пускатели двигателей постоянного тока и т.д. прост, прочен и эффективно отлит.

Строительство, работа, подключение и применение

Мы все, должно быть, были свидетелями и использовали цилиндрическое устройство, называемое реостатом, во время проведения экспериментов в лаборатории физики.Но мы никогда особо не вдавались в подробности его технических деталей.

Реостат — это тип переменного резистора, сопротивление которого можно изменять для изменения количества электрического тока, протекающего через электрическую цепь. Обычно доступные резисторы имеют фиксированное значение и используются для ограничения меньших значений электрического тока. Реостат используется для изменения более высоких значений электрического тока.

Краткая история

В девятнадцатом веке сэр Чарльз Уитстон изобрел реостат, используя длинную трубку, обмотанную спиралями вокруг нее, и регулируемый ползунок.Слово реостат состоит из двух слов («рео» означает поток тока по-гречески и «стат» означает стационарный инструмент). При включении в электрическую цепь поток электричества изменялся через две клеммы: одна клемма рядом со скользящим контактом, а другая подключенная около дна.

Строительство

Современный реостат мало чем отличается от своей более ранней версии. Длинная цилиндрическая конструкция с керамическим сердечником плотно намотана на нихромовую проволоку.Керамический сердечник действует как изолирующий материал для выделяемого тепла.

Подобно потенциометру, реостат имеет три клеммы, из которых используются только две. Вверху присутствует ползунок, который может свободно перемещаться и контактирует с ранеными проводами.

Принцип работы

Реостат основан на законе Ома, который определяется по формуле:

R = V / I

где R = сопротивление
V = напряжение
I = ток

Из приведенного выше закона мы видим, что сопротивление обратно пропорционально току.Это означает, что увеличение сопротивления уменьшает ток и наоборот.

Также по следующей формуле:

R = ρL / A

где R = сопротивление
ρ = удельное сопротивление
L = длина
A = площадь поперечного сечения

сопротивление прямо пропорционально длине. Следовательно, сопротивление увеличивается с увеличением длины провода (т. Е. Количества витков).

Подключения

Как было сказано ранее, из трех выводов реостата используются только два.

Изображение предоставлено: www.physics-and-radio-electronics.com

На приведенной выше диаграмме показано, как выполняются соединения в реостате при его включении в электрическую цепь. Один конец провода, от которого ток поступает в устройство, подключается к нижнему левому выводу (вывод A). Перемещая стеклоочиститель / ползунок, сопротивление может быть увеличено или уменьшено. Затем этот переменный ток течет через верхний правый вывод (вывод B) дальше в электрическую цепь.

Стеклоочиститель / ползунок, находящийся рядом с выводом A, указывает на низкое сопротивление, тогда как оно увеличивается при приближении к выводу B.

Если мы используем клеммы B и C, минимальное сопротивление достигается, когда мы перемещаем стеклоочиститель / ползунок близко к клемме B, потому что длина резистивного пути теперь уменьшается. Это приводит к протеканию большого количества электрического тока. Когда стеклоочиститель / ползунок перемещается к клемме A, максимальное сопротивление достигается по мере увеличения длины резистивного пути. Следовательно, большой поток электрического тока ограничивается.

Реостат в международном масштабе обозначается следующим символом:

Приложения

Реостат обычно используется в приложениях, где требуется высокое напряжение или ток, например:

  • Изменение силы света лампочки.Увеличение сопротивления реостата уменьшает протекание электрического тока, что приводит к затемнению света и наоборот.
  • Генераторы
  • Скорость двигателя
  • Контроль температуры нагревателя и духового шкафа
  • Регулятор громкости

Типы реостатов

Линейный: Он имеет цилиндрическую форму, в которой дворник или ползун движется линейно. Имеет линейный резистивный путь. Они в основном используются в лабораториях для обучения и экспериментов.

Поворотный: Имеет поворотный резистивный путь. В этом случае дворник или ползунок установлен на валу и вращается, вращаясь более чем на 3⁄4 круга. Они в основном используются в энергетических приложениях.

Предустановка: Они маленькие по размеру и представляют собой не что иное, как небольшой реостат. Триммеры или предустановленные реостаты используются в печатной плате для калибровки.

Реостат против потенциометра

Хотя оба они служат для изменения степени сопротивления, у них есть определенные различия.

Реостат Потенциометр
2-полюсное устройство; два терминала, используемые для работы 3-х полюсное устройство; три терминала, используемые для работы
Не может использоваться как потенциометр Может использоваться как реостат
Изменяет текущий Изменяет напряжение

Эта статья была впервые опубликована 30 декабря 2020 года и обновлена ​​8 сентября 2021 года.

Разница между потенциометром и реостатом

Потенциометр и реостат — это два термина, которые связаны с переменными резисторами . Технически оба этих термина представляют две разные конфигурации, предоставляемые одними и теми же компонентами. Прочитав этот пост, вы сможете разработать кристально ясную концепцию в отношении обоих терминов.

Введение в переменный резистор (VR)

Переменный резистор — это трехконтактное устройство. Он обеспечивает переменное значение сопротивления в электрических цепях.Например, напряжение V.R 9 кОм обеспечит сопротивление в диапазоне 0–9 кОм.

Наиболее распространенный тип V.R. показан ниже. Он имеет три клеммы a, b, c (подробности мы рассмотрим позже). Круговую ручку можно вращать для изменения выходного сопротивления.



Как уже упоминалось ранее, переменный резистор указанного выше типа является наиболее распространенным. Между тем, он тоже самый старый.
Сегодняшние переменные резисторы упакованы как подстроечные резисторы , (последняя версия) с маленьким болтом с одной стороны.Для операций с отрезами можно использовать зажим для затяжки винтов. [Читайте также: Диоды, транзисторы и GTO]

Потенциометр

Давайте пересмотрим исходный переменный резистор. Конфигурация потенциометра использует в работе все три клеммы.

В левой части изображения показана принципиальная схема конфигурации, а в правой части — практический вид.



Два синих провода подключаются к внешней цепи для подачи переменного напряжения на выход. И это причина, по которой потенциометр назван так .

Реостат

В этой схеме в работе используются два вывода переменного резистора. Клемма a подключается к источнику питания, b подключается последовательно с внешней цепью, а c остается разомкнутой. Цель состоит в том, чтобы добиться постоянного значения «R», чтобы получить переменный ток в соединительной цепи / устройстве. В левой части изображения показана принципиальная схема конфигурации реостата, а в правой части показано практическое подключение для этой конфигурации.

Потенциометр vs.Реостат: практическое применение

Потенциометр обеспечивает изменение напряжения на выходных клеммах и используется в электроэнергетике для управления скоростью машин постоянного тока. Он также находит свое применение в звуковом оборудовании для управления звуком. Согласование частот на старых радиоприемниках использовало повторяющиеся принципы обеих этих конфигураций.

Завершая приведенное выше обсуждение, в двух словах, можно подвести итоги:

Потенциометр и реостат — это две конфигурации, которые можно использовать в электронных схемах и компонентах для достижения переменных значений напряжения и тока.

Автор: Гузель Санс получил степень бакалавра в области электроэнергетики. Сферы его интересов — ВЧ моделирование, защита энергосистем и проектирование электроники. Он любит программировать JS, CSS и играть с HTML5 в часы досуга. Он является основателем онлайн-инструмента «Электрические калькуляторы». Любимое программное обеспечение: MATLAB.

3.8: Потенциометры и реостаты — Engineering LibreTexts

В некоторых приложениях требуется использование переменного сопротивления. Одним из примеров является базовая регулировка громкости, но другие примеры включают калибровку оборудования и настраиваемые пользователем параметры, такие как регуляторы низких, высоких частот и баланса на домашней аудиосистеме.Регулируемые сопротивления делятся на две категории: потенциометры и реостаты. Как правило, это одно и то же физическое устройство, имя которого определяется приложением и использованием.

Потенциометр — это резистор с тремя выводами. Наряду с типичными концевыми выводами существует третий вывод, называемый очистителем или краном. Этот третий вывод подключен к небольшому металлическому рычагу, который контактирует с резистивным материалом и который можно перемещать по длине материала. Потенциометры, или, для краткости, горшки, часто имеют круглую форму (вращательное перемещение), но они также могут иметь форму прямой линии (линейное перемещение).Несколько различных типов показаны на рисунке 3.8.1. . Большие круглые блоки с валами и прямой блок наверху предназначены для регулировки конечным пользователем (разумеется, к указанным валам прикреплены соответствующие стильные ручки), в то время как меньшие блоки предназначены для регулировки только техником ( обратите внимание на небольшие прорези для регулировочных винтов, предназначенные для тонких отверток). Меньшие блоки предназначены для установки непосредственно на печатной плате, в то время как блоки, регулируемые пользователем, устанавливаются на передней панели и имеют кабельные наконечники вместо прямых проводов.{\ circ} \) вращение от конца до конца, также известное как «3/4 оборота». В некоторых точках, используемых для калибровки, может использоваться внутренняя червячная передача для перемещения дворника и достижения 20 или более оборотов для перемещения дворника от одного конца к другому. Это дает возможность выполнять очень точные настройки. Прямоугольные блоки в правом центре рисунка 3.8.1. являются примерами этого типа.

Условное обозначение базового потенциометра показано на рисунке 3.8.3. . Для удобства его выводы обозначены буквами A и B для двух концов и W. Для рычага стеклоочистителя.

Рисунок 3.8.3 : Схематический символ потенциометра с этикетками.

Горшок можно представить как два последовательно расположенных резистора с отводом между ними. Общее сопротивление никогда не меняется. Что действительно изменилось, так это соотношение двух частей.

\ [R_ {AB} = R_ {AW} + R_ {WB} \ label {3.6} \]

В крайнем левом углу хода \ (R_ {AW} \) будет 0, а \ (R_ {WB} \) будет равно \ (R_ {AB} \). В крайнем правом углу \ (R_ {AW} \) будет равно \ (R_ {AB} \), а \ (R_ {WB} \) будет равно 0.Если дворник находится точно посередине, то \ (R_ {AW} = R_ {WB} = R_ {AB} / 2 \) и так далее 1 .

В результате потенциометры очень полезны в качестве управляемых делителей напряжения (отсюда и название). Иногда желательно управлять двумя сигналами одновременно с помощью одной ручки (например, одна ручка громкости для Hi-Fi стерео управляет как левым, так и правым каналами). Для этого применения несколько резистивных элементов могут быть объединены в стопку и использовать общий вал для управления всеми рычагами стеклоочистителя в тандеме.Эти потенциометры известны как групповые потенциометры. Высокий круглый блок в левом центре рисунка 3.8.1. это двойная банда. Обратите внимание, что у него всего шесть выступов под пайку, три для верхнего элемента и три для заднего элемента. Наконец, в отличие от постоянных резисторов, горшки доступны в ограниченных размерах. В типичных значениях общее сопротивление кратно 1 или 5 (например, 1 к \ (\ Omega \), 5 к \ (\ Omega \), 10 к \ (\ Omega \) и т. Д.), Хотя выбор ограничен. доступны и другие размеры.

Если используется только стеклоочиститель и только одна из двух концевых клемм, то устройство называется реостатом.Реостаты часто используются для ограничения тока. Значение реостата колеблется от 0 до номинального значения потенциометра. Схематические обозначения реостата показаны на рисунке 3.8.4. . Символ ANSI показан слева, а версия IEC — справа.

Рисунок 3.8.4 : Условные обозначения реостата: ANSI (справа) и IEC (слева).

Время для пары примеров.

Пример 3.8.1

Для схемы, изображенной на рисунке 3.8,5 , определите максимальное и минимальное напряжения для \ (V_c \), а также его значение, когда потенциометр установлен на полпути (предположим, что линейный конус).

Рисунок 3.8.5 : Схема для примера 3.8.1 .

Правило делителя напряжения гласит, что напряжение на любом резисторе или группе резисторов в последовательном контуре пропорционально их сопротивлению по сравнению с общим сопротивлением в этом контуре. Полное сопротивление в этой цепи составляет 8 кОм (\ Омега \). Напряжение в узле \ (c \) будет зависеть от настройки потенциометра.Максимальное напряжение возникает, когда дворник полностью поднят, контактируя с узлом \ (b \).

\ [V_c (max) = E \ frac {R_i} {R_T} \ nonumber \]

\ [V_c (max) = 16 V \ frac {6 k \ Omega} {8 k \ Omega} \ nonumber \]

\ [V_c (макс.) = 12 \ text {volts} \ nonumber \]

В минимальном случае стеклоочиститель установлен полностью вниз, контактируя с узлом \ (d \).

\ [V_c (min) = E \ frac {R_i} {R_T} \ nonumber \]

\ [V_c (min) = 16V \ frac {1 k \ Omega} {8 k \ Omega} \ nonumber \]

\ [V_c (min) = 2 \ text {volts} \ nonumber \]

Для промежуточного случая горшок можно рассматривать как два 2.Резисторы 5 к \ (\ Омега \).

\ [V_c (mid) = E \ frac {R_i} {R_T} \ nonumber \]

\ [V_c (mid) = 16 V \ frac {3.5k \ Omega} {8 k \ Omega} \ nonumber \]

\ [V_c (mid) = 7 \ text {volts} \ nonumber \]

Обратите внимание, что в среднем положении достигается среднее напряжение между крайними значениями.

Таким образом, потенциометр позволяет регулировать напряжение в диапазоне от минимум 2 до максимум 12 вольт. Верхний и нижний постоянные резисторы служат для установки этих пределов. Чем больше номиналы этих резисторов по сравнению с номиналом потенциометра, тем более узкий диапазон регулировки.Если бы эти два резистора были исключены, горшок допускал бы весь диапазон регулировки, от земли (0 вольт) до значения источника питания 16 вольт.

Пример 3.8.2

Потенциометр в цепи рисунка 3.8.6 подключается как реостат. Определите максимальный и минимальный ток в цепи.

Рисунок 3.8.6 : Схема для примера 3.8.2 .

Реостат будет отображать значение сопротивления от 0 \ (\ Omega \) до 10 к \ (\ Omega \).Максимальный ток случается, когда стеклоочиститель установлен в крайнее левое положение, производя 0 \ (\ Omega \).

\ [I (max) = \ frac {E} {R_T} \ nonumber \]

\ [I (max) = \ frac {50 V} {1 k \ Omega} \ nonumber \]

\ [I (макс.) = 50 мА \ nonumber \]

В минимальном случае стеклоочиститель установлен до упора вправо, производя полные 10 k \ (\ Omega \).

\ [I (min) = \ frac {E} {R_T} \ nonumber \]

\ [I (min) = \ frac {50 V} {11 k \ Omega} \ nonumber \]

\ [I (мин) = 4.545 мА \ nonumber \]

Список литературы

1 Это деление 50/50 верно, если горшок имеет линейный конус, что означает, что изменение сопротивления пропорционально положению грязесъемника. Хотя это типично, для специальных применений, таких как звуковые, можно иметь нелинейный конус. В этих устройствах соотношение сопротивления в среднем положении может быть примерно 10/90 вместо 50/50. Это было бы желательно для регулятора громкости, поскольку человеческое ухо логарифмически реагирует на изменения звукового давления.Использование линейного конусообразного потенциометра приведет к тому, что регулятор громкости будет слишком чувствительным на одном конце, но практически не изменится на другом.

На показанном рисунке реостат работает как требуемый диапазон, класс 12, физика CBSE

Подсказка: Вспомните различные применения реостата. Посмотрите, можете ли вы определить, какое из этих приложений используется на данном рисунке. Если нет, попробуйте подумать, как работает реостат. Также необходимо понять, какие изменения происходят в цепи при настройке жокея реостата.

Полный пошаговый ответ:
Мы знаем, что реостат в основном представляет собой переменный резистор, то есть его сопротивление может быть изменено, что в дальнейшем приводит к изменению величины тока, протекающего по цепи. Само название компонента происходит от двух греческих слов «rheos» и «statis», которые вместе означают текущее управляющее устройство. У них есть не более трех выводов, как у потенциометра. Однако используются только два из этих терминалов. В их конструкции используются резисторы с проволочной обмоткой, поскольку они должны пропускать значительный ток.Обычно он представлен одним из следующих символов:

Реостаты

могут использоваться как делитель напряжения, так и как регулятор тока. Если вы хотите определить, действует ли реостат как делитель напряжения или регулятор тока, с первого взгляда на схему, вы можете посмотреть, как подключен выходной источник. Если выходной источник подключен последовательно с реостатом, реостат там действует как регулятор тока, вместо этого, если выходной источник подключен параллельно реостату, вы можете быть уверены, что реостат там действует как делитель напряжения.Итак, из рисунка очень ясно, что реостат действует как делитель напряжения в цепи, поскольку выходной источник параллелен ему.
Давайте лучше разберемся в работе реостата как делителя напряжения. Для этого воспользуемся цилиндрическим резистором 12 Ом на батарее 24 В.


Когда выходной источник подключен через X и Z, закон Ома определяется следующим образом:
$ V = IR $
$ V = I \ left (\ rho \ dfrac {L} {A} \ right) $
$ \ Rightarrow I = \ dfrac {VA} {\ rho L} $ …………………… (1)
Где ρ — удельное сопротивление.
Теперь, если жокей был перемещен из X в Z, выходное напряжение будет $ {{V} _ {0}} $, которое задается следующим образом:
$ {{V} _ {0}} = I \ left (\ rho \ dfrac {L ‘} {A} \ right) $ ……………………… (2)
Ток в последовательной цепи остается неизменным повсюду, и, следовательно, даже когда жокей перемещается, ток остается тем же I.
Подставляя (1) в (2),
$ {{V} _ {0}} = \ left (\ dfrac {VA} {\ rho L} \ right) \ left (\ dfrac {\ rho L ‘} {A } \ right) $
$ \ Rightarrow {{V} _ {0}} = V \ dfrac {L ‘} {L} $
$ \ Rightarrow {{V} _ {0}} \ propto L’ $
Следовательно , мы понимаем, что выходное напряжение прямо пропорционально длине, поэтому мы можем изменять напряжение от 0 В до 24 В, просто изменяя положение жокея (то есть изменяя длину).
Итак, давайте резюмируем все вышеперечисленные факты. Изменяя сопротивление, реостат регулирует напряжение. Поскольку при параллельном подключении напряжение остается одинаковым, изменение положения жокея может изменить выходное напряжение. Также обратите внимание, что выходной источник должен быть параллелен реостату.
Следовательно, на данном рисунке реостат работает как делитель напряжения, так как выходной источник параллелен реостату.
Итак, правильный ответ — «Вариант А».

Примечание: Мы знаем, что реостат также используется в качестве регулятора тока, и для регулирования тока мы должны убедиться, что выходной источник подключен последовательно с реостатом.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *