ריזיסטורים משתנים: חומרים, בנייה ויישומים

ריאוסטט הוא סוג של נגד משתנה שיכול להתאים את הזרם או המתח במעגל חשמלי. ריאוסטים משמשים לעתים קרובות כמכשירי בקרה של עוצמה, כגון הבקרת מהירות מנוע חשמלי, בהירות נורה, או טמפרטורת אפייה חשמלית. ריאוסטים משמשים גם למדידת מתחים לא ידועים על ידי השוואתם למתחים ידועים.

מהו ריאוסט?

ריאוסט מוגדר כמכשיר שיכול לשנות את ההתנגדות במעגל חשמלי על ידי שינוי מיקום נקודת מגע לאורך אלמנט נגדי.

אלמנט הנגד יכול להיות תיל מתכת, מוט פחמן, או محلול נוזלי. נקודת המגע יכולה להיות סופית החלקה, כפתור סיבוב, או זרוע מוחק.

ההתנגדות של ריאוסט תלויה באורך ובשטח החתך של אלמנט הנגד, כמו גם בחומר ממנו הוא עשוי. ההתנגדות יכולה להיקבע באמצעות הנוסחה:

כאשר R היא ההתנגדות, ρ היא נשיות החומר, l הוא האורך של אלמנט הנגד, ו-A הוא שטח החתך.

הזרם דרך הריאוסט ניתן לשליטה על ידי הזזת נקודת המגע קרוב יותר או רחוק יותר מאחד הקצוות של אלמנט הנגד. ככל שנקודת המגע קרובה יותר לקצה אחד, כך ההתנגדות נמוכה יותר והזרם גבוה יותר. ככל שנקודת המגע רחוקה יותר מקצה אחד, כך ההתנגדות גבוהה יותר והזרם נמוך יותר.

איך בנויים ריאוסטים?

ריאוסטים יכולים לבנות בדרכים שונות בהתאם ליישומים והגדרותיהם. כמה סוגי ריאוסטים נפוצים הם:

• ריאוסטים מסובלים בתיל: אלה מיוצרים על ידי סבוב תיל ארוך מחומר בעל נשיות גבוהה סביב גרעין מבודד, כגון קרמיקה או פלסטיק.

  

• התיל יכול להיות מסובל בצורת ספירלה או הליקס. סופית חליקה או כפתור סיבוב יכולים להזיז לאורך התיל כדי לשנות את ההתנגדות. ריאוסטים מסובלים בתיל מתאימים לזרמים גבוהים ולחומרים נמוכים.

• ריאוסטים פחמניים: אלה מיוצרים על ידי שימוש במוט פחמן או לוח פחמן כאלמנט הנגד. זרוע מוחק יכולה להזיז לאורך פני הפחמן כדי לשנות את ההתנגדות. ריאוסטים פחמניים מתאימים לזרמים נמוכים ומתחים גבוהים.

• ריאוסטים נוזליים: אלה מיוצרים על ידי שימוש במحلول מוליך נוזלי, כגון מלח מים או חומצה, כאלמנט הנגד. שני אלקטרודות צולבות במحلول ומתחברות למקור החשמל ולצרכן. המרחק בין האלקטרודות יכול להשתנות כדי לשנות את ההתנגדות. ריאוסטים נוזליים מתאימים לזרמים מאוד גבוהים ומתחים נמוכים.

איזה חומרים משמשים לריאוסטים?

החומרים המשמשים לריאוסטים צריכים להיות בעלי נשיות גבוהה, טמפרטורה גבוהה של פעולה, עמידות גבוהה לקריסול, חוזק מכני מתאים, גמישות מתאימה, ומחיר נמוך. כמה חומרים נפוצים המשמשים לריאוסטים הם:

• פלטינה: פלטינה היא מתכת נובלית שיש לה נשיות גבוהה מאוד ונקודת התכה גבוהה. היא גם בעלת עמידות גבוהה לאוקסידציה, גמישות גבוהה, עמידות מכנית טובה, ויציבות טובה עם טמפרטורה ולחץ מכני. עם זאת, פלטינה היא מאוד יקרה ונדירה, כך שהשימוש בה בהנדסת חשמל מוגבל לתנורים מעבדתיים,מדדי טמפרטורה בהתנגדות, וריאוסטים מסוימים.

• קונסטנטאן: קונסטנטאן הוא сплав меди и никеля, который имеет низкий температурный коэффициент сопротивления, что означает, что его удельное сопротивление остается постоянным в широком диапазоне температур. Он также обладает высокой устойчивостью к окислению, хорошей механической прочностью и стабильностью при изменении температуры и механических нагрузках. Константан широко используется для электрических соединений в приборах, таких как шунтирующие резисторы, последовательные резисторы, болотные резисторы, стандартные резисторы и реостаты.

• ניקכר: ניקכר הוא אלLOY OF NICKEL AND CHROMIUM THAT HAS HIGH RESISTIVITY AND MELTING POINTS. IT ALSO HAS HIGH RESISTANCE TO OXIDATION AND CORROSION, GOOD MECHANICAL STRENGTH, AND GOOD DUCTILITY. NICHROME IS WIDELY USED FOR HEATING ELEMENTS AND WIRE-WOUND RHEOSTATS.

אילו יישומים יש לריאוסטים?

לריאוסטים יש יישומים רבים בדיסציפלינות שונות של הנדסה ומדע. כמה דוגמאות הן:

• בקרה על עוצמה: ריאוסטים יכולים לשמש לבקרה על עוצמת הפלטה של מכשירים כגון מנועים חשמליים, נורות, תנורים, פורנלים וכדומה. על ידי שינוי ההתנגדות של ריאוסט בסידור סדרה עם מכשיר, ניתן להתאים את המתח או הזרם המסופקים לו.

• מחלק מתח: ריאוסטים יכולים לשמש לחלוקת מקור מתח לסכומים קטנים יותר על ידי חיבורם בסדרה זה עם זה. על ידי שינוי ההתנגדות של אחד או יותר מריאוסטים במעגל מחלק מתח, ניתן לקבל מתחי יציאה שונים.

• פוטנציאומטר: ריאוסטים יכולים לשמש למדידת מתח לא ידוע על ידי השוואתו למתח ידוע. פוטנציאומטר הוא סוג של ריאוסט שיש לו שלוש נקודות קשר: אחת מחוברת לקצה קבוע של אלמנט הנגד, אחת מחוברת לנקודת מגע משתנה לאורך האלמנט, ואחת מחוברת למעגל חיצוני. על ידיJUSTIFICATION OF THE POSITION OF THE CONTACT UNTIL NO CURRENT FLOWS THROUGH IT (I.E., WHEN BOTH VOLTAGES ARE EQUAL), THE UNKNOWN VOLTAGE CAN BE DETERMINED.

• מד הגזירה: ריאוסטים יכולים לשמש למדידת גריזה (כלומר, עיוות) בחומרים על ידי שינוי ההתנגדות שלהם כשהם מושפעים מלחץ (כלומר, כוח). מד הגזירה הוא סוג של ריאוסט שיש לו שתי נקודות קשר המחוברות לקצות מוט מתכת דק שמוחבר לאובייקט תחת לחץ. כשלאובייקט יש עיוות עקב לחץ, כך גם למוט; זה משנה את אורכו ואת שטח החתך (ולכן את ההתנגדות). על ידי מדידת שינוי זה בהתנגדות באמצעות מעגל חשמלי (כמו הגשר של וויטסטון), ניתן לחשב את הגזירה.

סיכום

ריאוסטים הם נגדים משתנים שיכולים להתאים זרם או מתח במעגלי חשמל על ידי שינוי ההתנגדות שלהם. הם עשויים מחומרים שונים בהתאם להגדרותיהם ויישומם. להם יש יישומים רבים בבקרה על עוצמה, חלוקת מתח, פוטנציאומטריה, מדידת גריזה ועוד.

הצהרה: כבוד המקור, מאמרים טובים שראויים לחלוקה, במקרה של הפרת זכויות יוצרים אנא צור קשר למחיקה.