Rheostati: Materiali Costruzione e Applicazioni
Un reostato è un tipo di resistore variabile che può regolare la corrente o la tensione in un circuito elettrico. I reostati vengono spesso utilizzati come dispositivi di controllo del potere, ad esempio per controllare la velocità di un motore elettrico, la luminosità di una luce o la temperatura di un forno elettrico. I reostati vengono anche utilizzati per misurare tensioni sconosciute o differenze di potenziale bilanciandole con quelle note.
Cos'è un Reostato?
Un reostato è definito come un dispositivo in grado di variare la resistenza in un circuito elettrico cambiando la posizione di un punto di contatto lungo un elemento resistivo.
L'elemento resistivo può essere un filo metallico, un bastone di carbone o una soluzione liquida. Il punto di contatto può essere un terminale scorrevole, una manopola rotante o un braccio raddrizzatore.
La resistenza di un reostato dipende dalla lunghezza e dall'area della sezione trasversale dell'elemento resistivo, nonché dal materiale di cui è fatto. La resistenza può essere calcolata utilizzando la formula:
dove R è la resistenza, ρ è la resistività del materiale, l è la lunghezza dell'elemento resistivo e A è l'area della sezione trasversale.
La corrente attraverso un reostato può essere controllata spostando il punto di contatto più vicino o lontano da un'estremità dell'elemento resistivo. Più il punto di contatto è vicino a un'estremità, minore sarà la resistenza e maggiore sarà la corrente. Più il punto di contatto è lontano da un'estremità, maggiore sarà la resistenza e minore sarà la corrente.
Come sono costruiti i Reostati?
I reostati possono essere costruiti in modi diversi a seconda delle loro applicazioni e specifiche. Alcuni tipi comuni di reostati sono:
Reostati a filo avvolto: Questi sono realizzati avvolgendo un lungo filo di materiale ad alta resistività intorno a un nucleo isolante, come ceramica o plastica.
Il filo può essere avvolto in forma spirale o elicoidale. Un terminale scorrevole o una manopola rotante possono muoversi lungo il filo per cambiare la resistenza. I reostati a filo avvolto sono adatti per correnti elevate e tensioni basse.
Reostati a carbone: Questi sono realizzati utilizzando un bastone o una piastra di carbone come elemento resistivo. Un braccio raddrizzatore può muoversi lungo la superficie del carbone per cambiare la resistenza. I reostati a carbone sono adatti per correnti basse e tensioni elevate.
Reostati a liquido: Questi sono realizzati utilizzando una soluzione conduttiva liquida, come acqua salata o acido, come elemento resistivo. Due elettrodi sono immersi nel liquido e collegati alla fonte di alimentazione e al carico. La distanza tra gli elettrodi può essere variata per cambiare la resistenza. I reostati a liquido sono adatti per correnti molto elevate e tensioni basse.
Quali materiali vengono utilizzati per i Reostati?
I materiali utilizzati per i reostati dovrebbero avere alta resistività, alta temperatura di lavoro, alta resistenza alla corrosione, resistenza meccanica adeguata, duttilità adeguata e basso costo. Alcuni materiali comuni utilizzati per i reostati sono:
Platino: Il platino è un metallo nobile che ha una resistività molto elevata e un punto di fusione alto. Ha anche una resistenza elevata all'ossidazione, alta duttilità, alta malleabilità, buona resistenza meccanica e buona stabilità con la temperatura e lo stress meccanico. Tuttavia, il platino è molto costoso e scarso, quindi il suo utilizzo nell'ingegneria elettrica è limitato ai forni di laboratorio, ai termometri a resistenza e alcuni reostati.
Costantan: Il constantan è un lega di rame-nichel che ha un coefficiente di temperatura di resistenza basso, il che significa che la sua resistività rimane costante in un ampio intervallo di temperature. Ha anche una resistenza elevata all'ossidazione, buona resistenza meccanica e buona stabilità con la temperatura e lo stress meccanico. Il constantan viene ampiamente utilizzato per le connessioni elettriche negli strumenti, come i resistori shunt, i resistori in serie, i resistori paludosi, i resistori standard e i reostati.
Nichrome: Il nichrome è un lega di nichel-cromo che ha resistività e punti di fusione elevati. Ha anche una resistenza elevata all'ossidazione e alla corrosione, buona resistenza meccanica e buona duttilità. Il nichrome viene ampiamente utilizzato per elementi di riscaldamento e reostati a filo avvolto.
Quali sono alcune applicazioni dei Reostati?
I reostati hanno molte applicazioni in vari campi dell'ingegneria e della scienza. Alcuni esempi sono:
Controllo del potere: I reostati possono essere utilizzati per controllare la potenza erogata da dispositivi come motori elettrici, luci, forni, fornaci, ecc. Variando la resistenza di un reostato in serie con un dispositivo, la tensione o la corrente fornita ad esso può essere regolata.
Divider di tensione: I reostati possono essere utilizzati per dividere una fonte di tensione in frazioni minori collegandoli in serie tra loro. Variando la resistenza di uno o più reostati in un circuito divider di tensione, si possono ottenere diverse tensioni di uscita.
Potenziometro: I reostati possono essere utilizzati per misurare una tensione sconosciuta o una differenza di potenziale bilanciandola con una nota. Un potenziometro è un tipo di reostato che ha tre terminali: uno collegato a un'estremità fissa dell'elemento resistivo, uno collegato a un punto di contatto variabile lungo di esso e uno collegato a un circuito esterno. Regolando la posizione del punto di contatto fino a quando non fluisce corrente attraverso di esso (cioè, quando entrambe le tensioni sono uguali), la tensione sconosciuta può essere determinata.
Strain gauge: I reostati possono essere utilizzati per misurare lo sforzo (cioè, deformazione) nei materiali cambiando la loro resistenza quando sottoposti a stress (cioè, forza). Uno strain gauge è un tipo di reostato che ha due terminali collegati alle estremità opposte di una sottile lamina di metallo attaccata a un oggetto sotto stress. Mentre l'oggetto si deforma a causa dello stress, così fa la lamina; questo cambia la sua lunghezza e l'area della sezione trasversale (e quindi
