المقاومات المتغيرة: المواد، التركيب والتطبيقات
المقاوم المتغير هو نوع من المقاومات المتغيرة يمكنه تعديل التيار الكهربائي أو الفولتية في دارة كهربائية. تستخدم المقاومات المتغيرة غالبًا كأجهزة تحكم في الطاقة، مثل التحكم في سرعة المحرك الكهربائي، أو سطوع الإضاءة، أو درجة حرارة الفرن الكهربائي. كما تستخدم المقاومات المتغيرة لقياس الفولتيات غير المعروفة أو الفروقات الكهربائية عن طريق موازنتها مع الفولتيات المعروفة.
ما هو المقاوم المتغير؟
يُعرف المقاوم المتغير بأنه جهاز يمكنه تغيير المقاومة في الدارة الكهربائية بتغيير موقع نقطة الاتصال على طول العنصر المقاوم.
يمكن أن يكون العنصر المقاوم سلك معدني، أو قضيب كربوني، أو محلول سائل. يمكن أن تكون نقطة الاتصال محطة منزلقة، أو زر دوار، أو ذراع ممسح.
تعتمد مقاومة المقاوم المتغير على طول ومساحة العنصر المقاوم العرضية، بالإضافة إلى المادة التي يصنع منها. يمكن حساب المقاومة باستخدام الصيغة:
حيث R هي المقاومة، ρ هي مقاومة المادة، l هو طول العنصر المقاوم، وA هي المساحة العرضية.
يمكن التحكم في التيار الكهربائي عبر المقاوم المتغير عن طريق تحريك نقطة الاتصال أقرب إلى أو أبعد من أحد طرفي العنصر المقاوم. كلما كانت نقطة الاتصال أقرب إلى أحد الأطراف، كان المقاومة أقل والتيار أعلى. وكلما كانت نقطة الاتصال أبعد من أحد الأطراف، كان المقاومة أعلى والتيار أقل.
كيف يتم بناء المقاومات المتغيرة؟
يمكن بناء المقاومات المتغيرة بطرق مختلفة اعتمادًا على تطبيقاتها ومحدداتها. بعض الأنواع الشائعة للمقاومات المتغيرة هي:
المقاومات المتغيرة ذات السلك الملفوف: يتم تصنيعها بواسطة ملف سلك طويل من مادة عالية المقاومة حول قلب عازل، مثل السيراميك أو البلاستيك.
يمكن ملفوف السلك بشكل حلزوني أو هليكي. يمكن نقل محطة منزلقة أو زر دوار على طول السلك لتغيير المقاومة. تصلح المقاومات المتغيرة ذات السلك الملفوف للتيارات العالية وللفولتيات المنخفضة.
المقاومات المتغيرة الكربونية: يتم تصنيعها باستخدام قضيب أو لوحة كربونية كعنصر مقاوم. يمكن نقل ذراع ممسح على سطح الكربون لتغيير المقاومة. تصلح المقاومات المتغيرة الكربونية للتيارات المنخفضة وللفولتيات العالية.
المقاومات المتغيرة السائلة: يتم تصنيعها باستخدام محلول موصل سائل، مثل ماء البحر أو الحمض، كعنصر مقاوم. يتم غمر كهربائيين في السائل وربطهما بمصدر الطاقة والأحمال. يمكن تغيير المسافة بين الكهربائيين لتغيير المقاومة. تصلح المقاومات المتغيرة السائلة للتيارات العالية جدا وللفولتيات المنخفضة.
ما هي المواد المستخدمة في المقاومات المتغيرة؟
يجب أن تكون المواد المستخدمة في المقاومات المتغيرة ذات مقاومة عالية، ودرجة حرارة عمل عالية، ومقاومة عالية للتآكل، وقوة ميكانيكية مناسبة، وقابلية للتشوه مناسبة، وتكلفة منخفضة. بعض المواد الشائعة المستخدمة في المقاومات المتغيرة هي:
البلاتينيوم: البلاتينيوم هو معدن نبيل يمتلك مقاومة عالية ونقطة انصهار عالية. كما أنه يمتلك مقاومة عالية للأكسدة، وقابلية للتشوه عالية، وقابلية للطرق جيدة، وقوة ميكانيكية جيدة، واستقرار جيد مع درجات الحرارة والجهد الميكانيكي. ومع ذلك، فإن البلاتينيوم مكلف للغاية ونادر، لذا فإن استخدامه في الهندسة الكهربائية محدود في الأفران المختبرية، ومقاييس الحرارة بالمقاومة، وبعض المقاومات المتغيرة.
كونستانتان: كونستانتان هو سبائك من النحاس والنيكل لها معامل مقاومة منخفض للحرارة، مما يعني أن مقاومتها تبقى ثابتة على مدى نطاق واسع من درجات الحرارة. كما أنها تمتلك مقاومة عالية للأكسدة، وقوة ميكانيكية جيدة، واستقرار جيد مع درجات الحرارة والجهد الميكانيكي. يستخدم كونستانتان على نطاق واسع في الاتصالات الكهربائية في الأجهزة، مثل مقاومات الشنت، ومقاومات السلسلة، ومقاومات البركة، ومقاومات القياس القياسية، والمقاومات المتغيرة.
النيكل كروم: النيكل كروم هو سبائك من النيكل والكروم لها مقاومة عالية ونقطة انصهار عالية. كما أنها تمتلك مقاومة عالية للأكسدة والتآكل، وقوة ميكانيكية جيدة، وقابلية للتشوه جيدة. يستخدم النيكل كروم على نطاق واسع في العناصر الحرارية وفي المقاومات المتغيرة ذات السلك الملفوف.
ما هي بعض التطبيقات للمقاومات المتغيرة؟
للمقاومات المتغيرة العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة من الهندسة والعلوم. بعض الأمثلة هي:
التحكم في الطاقة: يمكن استخدام المقاومات المتغيرة لتحكم في الطاقة الخرج لأجهزة مثل المحركات الكهربائية، والإضاءة، والأفران الكهربائية. عن طريق تغيير المقاومة للمقاوم المتغير المتصل بالجهاز، يمكن تعديل الجهد أو التيار المزود له.
قسم الجهد: يمكن استخدام المقاومات المتغيرة لتقسيم مصدر الجهد إلى أجزاء أصغر عن طريق ربطها بشكل متسلسل مع بعضها البعض. عن طريق تغيير المقاومة لمقاوم واحد أو أكثر في دائرة قسم الجهد، يمكن الحصول على جهود خرج مختلفة.
المقاوم المتغير ذو الثلاثة أطراف (المقاوم المتغير): يمكن استخدام المقاومات المتغيرة لقياس جهد غير معروف أو فرق كهربائي عن طريق موازنته مع جهد معروف. المقاوم المتغير ذو الثلاثة أطراف هو نوع من المقاومات المتغيرة له ثلاثة أطراف: أحدها متصل بطرف ثابت من العنصر المقاوم، وأحد
