رهیستات‌ها: مواد، ساختار و کاربردها

ریزومتر نوعی مقاومت متغیر است که می‌تواند جریان یا ولتاژ در یک مدار الکتریکی را تنظیم کند. ریزومترها اغلب به عنوان دستگاه‌های کنترل توان استفاده می‌شوند، مانند کنترل سرعت یک موتور الکتریکی، شدت روشنایی یک چراغ یا دما یک فر. ریزومترها همچنین برای اندازه‌گیری ولتاژهای ناشناخته یا تفاوت پتانسیل با تعادل آن‌ها با مقادیر شناخته شده استفاده می‌شوند.

ریزومتر چیست؟

ریزومتر به عنوان دستگاهی تعریف می‌شود که می‌تواند مقاومت در یک مدار الکتریکی را با تغییر موقعیت یک نقطه تماس در طول یک عضو مقاومتی تغییر دهد.

عضو مقاومتی می‌تواند سیم فلزی، میله کربن یا محلول مایع باشد. نقطه تماس می‌تواند یک ترمینال لغزشی، دستگیره چرخشی یا مارپیچ باشد.

مقاومت یک ریزومتر بستگی به طول و مساحت مقطع عضو مقاومتی دارد، همچنین از ماده‌ای که از آن ساخته شده است. مقاومت می‌تواند با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود:

که در آن R مقاومت است، ρ مقاومت الکتریکی ماده است، l طول عضو مقاومتی است و A مساحت مقطع است.

جریان از طریق یک ریزومتر با حرکت نقطه تماس به نزدیک یا دور از یک طرف عضو مقاومتی کنترل می‌شود. هرچه نقطه تماس به یک طرف نزدیک‌تر باشد، مقاومت کمتر و جریان بیشتر خواهد بود. هرچه نقطه تماس از یک طرف دورتر باشد، مقاومت بیشتر و جریان کمتر خواهد بود.

ریزومترها چگونه ساخته می‌شوند؟

ریزومترها می‌توانند به روش‌های مختلفی ساخته شوند بسته به کاربردها و مشخصات آن‌ها. برخی از انواع رایج ریزومترها عبارتند از:

• ریزومترهای سیم‌پیچ: این نوع از ریزومترها با پیچاندن یک سیم طولانی از ماده‌ای با مقاومت بالا حول یک هسته عایقی مانند سرامیک یا پلاستیک ساخته می‌شوند.

  

• سیم می‌تواند به صورت مارپیچ یا حلزونی پیچیده شود. یک ترمینال لغزشی یا دستگیره چرخشی می‌تواند در طول سیم حرکت کند تا مقاومت را تغییر دهد. ریزومترهای سیم‌پیچ برای جریان‌های بالا و ولتاژهای پایین مناسب هستند.

• ریزومترهای کربن: این نوع از ریزومترها با استفاده از میله یا صفحه کربن به عنوان عضو مقاومتی ساخته می‌شوند. یک مارپیچ می‌تواند در طول سطح کربن حرکت کند تا مقاومت را تغییر دهد. ریزومترهای کربن برای جریان‌های پایین و ولتاژهای بالا مناسب هستند.

• ریزومترهای مایع: این نوع از ریزومترها با استفاده از یک محلول مایع رسانا مانند آب شور یا اسید به عنوان عضو مقاومتی ساخته می‌شوند. دو الکترود در محلول غوطه‌ور شده و به منبع توان و بار متصل می‌شوند. فاصله بین الکترودها می‌تواند برای تغییر مقاومت تغییر کند. ریزومترهای مایع برای جریان‌های بسیار بالا و ولتاژهای پایین مناسب هستند.

چه موادی برای ریزومترها استفاده می‌شود؟

مواد استفاده شده برای ریزومترها باید مقاومت الکتریکی بالا، دمای کاری بالا، مقاومت در برابر خوردگی بالا، قدرت مکانیکی مناسب، دوام مناسب و هزینه پایین داشته باشند. برخی از مواد رایج استفاده شده برای ریزومترها عبارتند از:

• پلاتین: پلاتین یک فلز نجیب است که مقاومت الکتریکی و نقطه ذوب بسیار بالایی دارد. همچنین مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون، دوام بالا، قابلیت تغییر شکل بالا، قدرت مکانیکی خوب و ثبات خوب در برابر تغییرات دما و فشار مکانیکی دارد. اما پلاتین بسیار گران و نادر است، بنابراین استفاده از آن در مهندسی الکتریکی به پروانه‌های آزمایشگاهی، دماسنج‌های مقاومتی و برخی ریزومترها محدود می‌شود.

• کانستان: کانستان یک آلیاژ مس-نیکل است که ضریب دمایی مقاومت پایینی دارد، یعنی مقاومت الکتریکی آن در محدوده گسترده‌ای از دماها ثابت می‌ماند. همچنین مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون، قدرت مکانیکی خوب و ثبات خوب در برابر تغییرات دما و فشار مکانیکی دارد. کانستان به طور گسترده برای اتصالات الکتریکی در ابزارها مانند شانت‌های مقاومت‌ها، مقاومت‌های سری، مقاومت‌های جنگلی، مقاومت‌های استاندارد و ریزومترها استفاده می‌شود.

• نیکروم: نیکروم یک آلیاژ نیکل-کروم است که مقاومت الکتریکی و نقطه ذوب بالایی دارد. همچنین مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون و خوردگی، قدرت مکانیکی خوب و دوام بالا دارد. نیکروم به طور گسترده برای المان‌های گرمکن و ریزومترهای سیم‌پیچ استفاده می‌شود.

برخی از کاربردهای ریزومترها چیست؟

ریزومترها کاربردهای متعددی در حوزه‌های مختلف مهندسی و علوم دارند. برخی از مثال‌ها عبارتند از:

• کنترل توان: ریزومترها می‌توانند برای کنترل خروجی توان دستگاه‌هایی مانند موتورهای الکتریکی، چراغ‌ها، فرن‌ها، فرها و غیره استفاده شوند. با تغییر مقاومت یک ریزومتر در سری با یک دستگاه، ولتاژ یا جریان تأمین شده به آن می‌تواند تنظیم شود.

• تقسیم‌کننده ولتاژ: ریزومترها می‌توانند برای تقسیم یک منبع ولتاژ به بخش‌های کوچک‌تر با اتصال آن‌ها به هم در سری استفاده شوند. با تغییر مقاومت یک یا چند ریزومتر در یک مدار تقسیم‌کننده ولتاژ، ولتاژهای خروجی متفاوتی می‌تواند به دست آید.

• پتانسیومتر: ریزومترها می‌توانند برای اندازه‌گیری ی