Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Часть 2. Потенциометр



Вопросы, знание которых обязательно для допуска

к выполнению работы

1. Что такое потенциометр?

2. Как подключается потенциометр в цепь?

3. Принцип действия реостата.

4. Чем определяется характер зависимости U = f(l)?

5. В каких случаях применяются потенциометры?

6. Сформулировать требования к расчету и выбору потенциометра.

7. Какие параметры приводятся на потенциометре?

8. Сравните регулирование тока и напряжения с помощью реостата и потенциометра

 
 

Реостат описанной выше конструкции, но включенный по другой схеме (рис. 6), называется делителем напряжения или потенциометром. Потенциометр дает возможность изменять ток и напряжение на высокоомных потребителях. В качестве потенциометра реостат подключается к источнику через нижние клеммы A и B, к которым подключены концы обмотки реостата (рис. 1), а потребитель – через клемму C, на которую выведен его ползунок D, и клеммы А или В.

Принцип действия потенциометра заключается в том, что напряжение источника подводится ко всему реостату, а на потребитель (нагрузку) снимается только часть этого напряжения. Эту часть можно изменять, перемещая ползунок D от точки А до точки В. При этом напряжение на нагрузке Uн будет постепенно изменяться от нуля до напряжения источника.

Напряжение на потребителе может изменяться прямо пропорционально длине участка АС, но может иметь и более сложную зависимость. Характер этой зависимости U = f(l) определяется соотношением сопротивлений нагрузки Rн и потенциометра Rпот.

1. Если сопротивление нагрузки много больше сопротивления потенциометра (Rн >> Rпот), то Uн будет прямо пропорционально длине lАС (рис. 7, кривая 1).

2. При соотношении Rн: Rпот = 10:1 аналогичная зависимость изображается почти прямой линией (кривая 2).

3. При равенстве сопротивлений потенциометра и нагрузки (Rн: Rпот = 1:1) регулировочная кривая (кривая 3) заметно отличается от линейной.

4. Существенное отклонение от линейной зависимости (кривая 4) наблюдается при соотношении Rн: Rпот = 1:10.

В последнем случае, например, если ползунок D стоит посредине потенциометра, на нагрузку подается не половина, а лишь 1/7 часть напряжения источника. Кроме этого, при приближении ползунка D к точке B ток на участке CB потенциометра резко увеличивается, так как по этому участку идет и ток нагрузки Iн, который при данном соотношении сопротивления потенциометра и нагрузки (10:1) в несколько раз превышает ток, текущий по участку AC. Этот ток может значительно превысить номинально допустимый ток через потенциометр и сжечь его витки на участке CB.

Теперь можно сформулировать требования к расчету и выбору реостата, включенного по схеме потенциометра:

1. Сопротивление потенциометра должно быть много меньше (Rпот<< Rн) сопротивления нагрузки. Это требование не обязательно, но при его невыполнении, дальнейший расчет значительно усложнится из-за необходимости учета тока через нагрузку. Термин "много меньше" означает хотя бы в 10 раз меньше, а лучше в 20, 30, … 50 или 100 и т.д.: чем меньше, тем лучше. Но сопротивление потенциометра не может быть очень малым, иначе не будут выполняться требования 2 и 3.

2. Потенциометр должен выдерживать напряжение источ­ника тока: (Iном/пот ×Rпот) > Uист. При этом ток, протекающий по потенциомет­ру при подаче на него напряжения источника (Iпот = Uuст /Rпот), должен быть меньше номинального тока потенциометра: Iпот < Iном/noт .

3. Ток, протекающий через потенциометр (при подключении его к источнику тока) Iпот = Uuст /Rпот, не должен превышать номинального тока источника: Iпот < Iном/ист .

4. Если первым трем условиям удовлетворяют несколько реостатов, то рекомендуется выбрать реостат с большим сопротивлением, так как он при этом будет потреблять меньший ток от источника тока. Это особенно важно при использовании гальванических элементов или аккумуляторов.

Отметим, что при расчете потенциометра, необходимо заранее знать параметры реостатов, находящихся в лаборатории. Эти параметры приведены в таблице.

Таблица

№ п/п   Номинальное сопротивление, Ом Допустимый ток, А № п/п   Номинальное сопротивление, Ом Допусти­мый ток, А № п/п Номинальное сопротивление, Ом Допустимый ток, А
0.4
12.5 0.55 0.4
0.6 0.2
0.6 0.22
1.7 0.35 0.2
0.4 0.1

Сравнивая регулирование тока и напряжения с помощью реостата и потенциометра, следует отметить, что и тот, и другой позволяют получить на нагрузке напряжение, равное или меньшее напряжению источника, причем с помощью потенциометра можно плавно уменьшить напряжение до нуля, чего практически невозможно добиться с помощью реостата. Но при использовании потенциометра от источника потребляется ток, в несколько раз больший, чем требуется нагрузке. При использовании же реостата ток от источника равен току нагрузки. По этим причинам реостат применяется для регулировки тока и напряжения на низкоомных нагрузках, которые обычно потребляют сравнительно большие токи, а потенциометры – для высокоомных нагрузок, потребляющих, как правило, небольшие токи.

Порядок выполнения работы (к части 2)

1. Рассчитайте потенциометр для регулировки тока и напряжения на высокоомном резисторе. Конкретные данные о параметрах резистора и об источнике задает преподаватель.

2. Подберите потенциометр и вольтметр для контроля напряжения на резисторе. Обоснуйте свой выбор.

3. Соберите цепь для регулирования напряжения на резисторе (рис. 6). Установите движок потенциометра в положение, при котором напряжение на резисторе будет равно нулю.

4. После проверки схемы преподавателем или лаборантом подключите схему к источнику тока и продемонстрируйте работу потенциометра.

5. Снимите зависимость напряжения на резисторе от положения движка потенциометра U = f(lХ).Предварительно рабочую длину потенциометра (lХ) разбейте на 5–7 равных частей. Результаты измерений занесите в таблицу. Постройте график зависимости U = f(lХ) (см. рис. 7).

 
U,В              
lx, см              

 

6. В отчете приведите схему, расчет потенциометра, результаты измерений, график изменения напряжения на резисторе U = f(lХ).