Rheostat: Bahan Baku Pembuatan Struktur dan Aplikasi
Rheostat adalah jenis resistor variabel yang dapat menyesuaikan arus atau tegangan dalam sebuah rangkaian listrik. Rheostat sering digunakan sebagai perangkat kontrol daya, seperti mengontrol kecepatan motor listrik, kecerahan lampu, atau suhu oven listrik. Rheostat juga digunakan untuk mengukur tegangan atau perbedaan potensial yang tidak diketahui dengan menyeimbangkannya dengan yang diketahui.
Apa itu Rheostat?
Rheostat didefinisikan sebagai perangkat yang dapat mengubah hambatan dalam rangkaian listrik dengan mengubah posisi titik kontak sepanjang elemen hambatan.
Elemen hambatan dapat berupa kawat logam, batang karbon, atau larutan cair. Titik kontak dapat berupa terminal geser, kenop putar, atau lengan wiper.
Hambatan rheostat tergantung pada panjang dan luas penampang elemen hambatan, serta bahan pembuatnya. Hambatan dapat dihitung menggunakan rumus:
di mana R adalah hambatan, ρ adalah resistivitas bahan, l adalah panjang elemen hambatan, dan A adalah luas penampang.
Arus melalui rheostat dapat dikontrol dengan memindahkan titik kontak lebih dekat atau lebih jauh dari salah satu ujung elemen hambatan. Semakin dekat titik kontak dengan salah satu ujung, semakin rendah hambatannya dan semakin tinggi arusnya. Semakin jauh titik kontak dari salah satu ujung, semakin tinggi hambatannya dan semakin rendah arusnya.
Bagaimana Rheostat Dibangun?
Rheostat dapat dibangun dengan cara yang berbeda tergantung pada aplikasi dan spesifikasinya. Beberapa jenis rheostat yang umum adalah:
Rheostat kawat-gulung: Ini dibuat dengan menggulung kawat panjang dari bahan dengan resistivitas tinggi di sekitar inti isolasi, seperti keramik atau plastik.
Kawat dapat digulung dalam bentuk spiral atau helikal. Terminal geser atau kenop putar dapat bergerak sepanjang kawat untuk mengubah hambatan. Rheostat kawat-gulung cocok untuk arus tinggi dan tegangan rendah.
Rheostat karbon: Ini dibuat dengan menggunakan batang atau pelat karbon sebagai elemen hambatan. Lengan wiper dapat bergerak sepanjang permukaan karbon untuk mengubah hambatan. Rheostat karbon cocok untuk arus rendah dan tegangan tinggi.
Rheostat cair: Ini dibuat dengan menggunakan larutan konduktif, seperti air garam atau asam, sebagai elemen hambatan. Dua elektroda dicelupkan ke dalam larutan dan dihubungkan ke sumber daya dan beban. Jarak antara elektroda dapat diubah untuk mengubah hambatan. Rheostat cair cocok untuk arus sangat tinggi dan tegangan rendah.
Bahan Apa yang Digunakan untuk Rheostat?
Bahan yang digunakan untuk rheostat harus memiliki resistivitas tinggi, suhu kerja tinggi, tahan korosi, kekuatan mekanis yang sesuai, duktilitas yang sesuai, dan biaya rendah. Beberapa bahan umum yang digunakan untuk rheostat adalah:
Platinum: Platinum adalah logam mulia yang memiliki resistivitas dan titik lebur yang sangat tinggi. Platinum juga memiliki ketahanan oksidasi, duktilitas, malleabilitas, kekuatan mekanis, dan stabilitas yang baik terhadap suhu dan stres mekanis. Namun, platinum sangat mahal dan langka, sehingga penggunaannya dalam teknik listrik terbatas pada tungku laboratorium, termometer hambatan, dan beberapa rheostat.
Constantan: Constantan adalah paduan tembaga-nikel yang memiliki koefisien suhu hambatan rendah, artinya resistivitasnya tetap konstan dalam rentang suhu yang luas. Constantan juga memiliki ketahanan oksidasi, kekuatan mekanis, dan stabilitas yang baik terhadap suhu dan stres mekanis. Constantan banyak digunakan untuk koneksi listrik dalam instrumen, seperti resistor shunt, resistor seri, resistor rawa, resistor standar, dan rheostat.
Nichrome: Nichrome adalah paduan nikel-kromium yang memiliki resistivitas dan titik lebur tinggi. Nichrome juga memiliki ketahanan oksidasi dan korosi, kekuatan mekanis, dan duktilitas yang baik. Nichrome banyak digunakan untuk elemen pemanas dan rheostat kawat-gulung.
Apa Saja Aplikasi Rheostat?
Rheostat memiliki banyak aplikasi dalam berbagai bidang teknik dan ilmu pengetahuan. Beberapa contohnya adalah:
Kontrol daya: Rheostat dapat digunakan untuk mengontrol output daya perangkat seperti motor listrik, lampu, oven, tungku, dll. Dengan mengubah hambatan rheostat dalam seri dengan perangkat, tegangan atau arus yang disuplai ke perangkat tersebut dapat disesuaikan.
Pembagi tegangan: Rheostat dapat digunakan untuk membagi sumber tegangan menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecil dengan menghubungkannya secara seri. Dengan mengubah hambatan satu atau lebih rheostat dalam rangkaian pembagi tegangan, tegangan keluaran yang berbeda dapat diperoleh.
Potensiometer: Rheostat dapat digunakan untuk mengukur tegangan atau perbedaan potensial yang tidak diketahui dengan menyeimbangkannya dengan yang diketahui. Potensiometer adalah jenis rheostat yang memiliki tiga terminal: satu terhubung ke ujung tetap elemen hambatan, satu terhubung ke titik kontak variabel sepanjang elemen, dan satu terhubung ke rangkaian eksternal. Dengan menyesuaikan posisi titik kontak hingga tidak ada arus yang mengalir melaluinya (yaitu, ketika kedua tegangan sama), tegangan yang tidak diketahui dapat ditentukan.
Strain gauge: Rheostat dapat digunakan untuk mengukur strain (yaitu, deformasi) dalam bahan dengan mengubah hambatannya ketika dikenakan stress (yaitu, gaya). Strain gauge adalah jenis rheostat yang memiliki dua terminal yang terhubung ke ujung-ujung foil logam tipis yang dilekatkan pada objek yang dikenakan stress. Ketika objek mengalami deformasi karena stress, begitu pula foil; ini mengubah panjang dan luas penampangnya (dan karenanya hambatannya). Dengan mengukur perubahan hambatan ini menggunakan rangkaian listrik (seperti
