Potmeters: Materialer konstruksjon og anvendelser
En rheostat er en type variabel motstand som kan justere strøm eller spenning i et elektrisk krets. Rheostater brukes ofte som effektkontroller, for eksempel for å kontrollere hastigheten på en elektrisk motor, lysstyrken på et lys, eller temperaturen i en elektrisk ovn. Rheostater brukes også for å måle ukjente spenninger eller potensielle forskjeller ved å balansere dem med kjente.
Hva er en rheostat?
En rheostat er definert som et enhet som kan variere motstanden i en elektrisk krets ved å endre posisjonen til et kontakt punkt langs en motstandsdel.
Motstandsdelen kan være en metalltråd, en karbonstang, eller en væskeløsning. Kontakt punktet kan være en glidende terminal, en roterende knapp, eller en sveisearm.
Motstanden til en rheostat avhenger av lengden og tverrsnittareal av motstandsdelen, samt materialene den er laget av. Motstanden kan beregnes ved å bruke formelen:
der R er motstanden, ρ er motstandighet av materialet, l er lengden av motstandsdelen, og A er tverrsnittareal.
Strømmen gjennom en rheostat kan kontrolleres ved å flytte kontakt punktet nærmere eller lenger unna ett ende av motstandsdelen. Jo nærmere kontakt punktet er ett ende, jo lavere er motstanden og jo høyere er strømmen. Jo lenger unna kontakt punktet er fra ett ende, jo høyere er motstanden og jo lavere er strømmen.
Hvordan bygges rheostater?
Rheostater kan bygges på ulike måter avhengig av deres anvendelser og spesifikasjoner. Noen vanlige typer rheostater er:
Trådviklete rheostater: Disse lages ved å vikle en lang tråd av høy-motstands materiale rundt en isolerende kjern, som keramikk eller plast.
Tråden kan vikles i en spiral eller helisk form. En glidende terminal eller en roterende knapp kan bevege seg langs tråden for å endre motstanden. Trådviklete rheostater er egnet for høye strømmer og lave spenninger.
Karbon rheostater: Disse lages ved å bruke en karbonstang eller plate som motstandsdel. En sveisearm kan bevege seg langs karbonoverflaten for å endre motstanden. Karbon rheostater er egnet for lave strømmer og høye spenninger.
Væskerheostater: Disse lages ved å bruke en ledebar væskeløsning, som saltvann eller syre, som motstandsdel. To elektroder er neddyppet i væsken og koblet til strømforsyningen og belastningen. Avstanden mellom elektrodene kan variere for å endre motstanden. Væskerheostater er egnet for svært høye strømmer og lave spenninger.
Hvilke materialer brukes for rheostater?
Materialene som brukes for rheostater, bør ha høy motstandighet, høy arbeids temperatur, høy korrosjonsbestandighet, passende mekanisk styrke, passende duktilitet, og lav kostnad. Noen vanlige materialer som brukes for rheostater, er:
Platin: Platin er et edelmetall som har en veldig høy motstandighet og smeltepunkt. Det har også høy bestandighet overfor oksidasjon, høy duktilitet, høy malelighet, god mekanisk styrke, og god stabilitet med hensyn til temperatur og mekanisk stress. Imidlertid er platin veldig dyr og sjeldent, så bruken av det i elektrisk ingeniørvirksomhet er begrenset til laboratoriefurnesser, motstandstemometer, og noen rheostater.
Constantan: Constantan er en kobber-nikkel legering som har en lav temperaturkoeffisient for motstand, noe som betyr at dens motstandighet forbli konstant over et bredt temperaturområde. Den har også høy bestandighet overfor oksidasjon, god mekanisk styrke, og god stabilitet med hensyn til temperatur og mekanisk stress. Constantan brukes vidt for elektriske koblinger i instrumenter, som shunt motstandere, serie motstandere, swamp motstandere, standard motstandere, og rheostater.
Nichrome: Nichrome er en nikkel-krom legering som har høy motstandighet og smeltepunkter. Den har også høy bestandighet overfor oksidasjon og korrosjon, god mekanisk styrke, og god duktilitet. Nichrome brukes vidt for varmelementer og trådviklete rheostater.
Hva er noen anvendelser av rheostater?
Rheostater har mange anvendelser i ulike felt av ingeniørvirksomhet og vitenskap. Noen eksempler er:
Effektkontroll: Rheostater kan brukes til å kontrollere effektutdataen av enheter som elektriske motorer, lys, ovner, furnesser, etc. Ved å variere motstanden til en rheostat i serie med en enhet, kan spenningen eller strømmen som leveres til den, justeres.
Spenningdeler: Rheostater kan brukes til å dele en spenningskilde inn i mindre fraksjoner ved å koble dem i serie med hverandre. Ved å variere motstanden av en eller flere rheostater i en spenningsdelerkrets, kan ulike utgangsspenninger oppnås.
Potensiometer: Rheostater kan brukes til å måle en ukjent spenning eller potensiell forskjell ved å balansere den med en kjent. Et potensiometer er en type rheostat som har tre terminaler: en koblet til et fast ende av motstandsdelen, en koblet til et variabelt kontakt punkt langs den, og en koblet til en ekstern krets. Ved å justere posisjonen av kontakt punktet til ingen strøm går gjennom det (dvs. når begge spenningene er like), kan den ukjente spenningen bestemmes.
Deformasjonssensor: Rheostater kan brukes til å måle deformasjon (dvs. deformering) i materialer ved å endre deres motstand når de er under stress (dvs. kraft). En deformasjonssensor er en type rheostat som har to terminaler koblet til motsatte ender av en tynn metallfolie som er festet til et objekt under stress. Når objektet deformeres på grunn av stress, gjør det også folien; dette endrer dens lengde og tverrsnittareal (og dermed dens motstand). Ved å måle denne endringen i motstand ved hjelp av en elektrisk krets (som
