Реостаты: материалы конструкция и применение
Реостат — это вид переменного резистора, который может регулировать ток или напряжение в электрической цепи. Реостаты часто используются в качестве устройств управления мощностью, таких как управление скоростью электродвигателя, яркостью освещения или температурой электрической печи. Реостаты также используются для измерения неизвестных напряжений или разности потенциалов, сбалансировав их с известными.
Что такое реостат?
Реостат определяется как устройство, которое может изменять сопротивление в электрической цепи, перемещая точку контакта по резистивному элементу.
Резистивный элемент может быть металлической проволокой, углеродным стержнем или жидким раствором. Точка контакта может быть скользящим терминалом, вращающейся ручкой или щеткой.
Сопротивление реостата зависит от длины и поперечного сечения резистивного элемента, а также от материала, из которого он изготовлен. Сопротивление можно вычислить, используя формулу:
где R — сопротивление, ρ — удельное сопротивление материала, l — длина резистивного элемента, A — площадь поперечного сечения.
Ток через реостат можно контролировать, перемещая точку контакта ближе к одному концу резистивного элемента. Чем ближе точка контакта к одному концу, тем меньше сопротивление и выше ток. Чем дальше точка контакта от одного конца, тем больше сопротивление и ниже ток.
Как строятся реостаты?
Реостаты могут быть построены различными способами в зависимости от их применения и спецификаций. Некоторые распространенные типы реостатов:
Проволочные реостаты: Они изготавливаются путем намотки длинной проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением на изоляционный сердечник, такой как керамика или пластик.
Проволока может быть намотана в спираль или в виде геликоида. Скользящий терминал или вращающаяся ручка могут перемещаться вдоль проволоки, изменяя сопротивление. Проволочные реостаты подходят для больших токов и низких напряжений.
Углеродные реостаты: Они изготавливаются с использованием углеродного стержня или пластины в качестве резистивного элемента. Щетка может перемещаться вдоль углеродной поверхности, изменяя сопротивление. Углеродные реостаты подходят для малых токов и высоких напряжений.
Жидкие реостаты: Они изготавливаются с использованием проводящего жидкого раствора, такого как солевой раствор или кислота, в качестве резистивного элемента. Два электрода погружаются в жидкость и подключаются к источнику питания и нагрузке. Расстояние между электродами можно изменять, чтобы изменить сопротивление. Жидкие реостаты подходят для очень больших токов и низких напряжений.
Какие материалы используются для реостатов?
Материалы, используемые для реостатов, должны иметь высокое удельное сопротивление, высокую рабочую температуру, высокую коррозионную стойкость, подходящую механическую прочность, подходящую пластичность и низкую стоимость. Некоторые распространенные материалы, используемые для реостатов, включают:
Платина: Платина — благородный металл, обладающий очень высоким удельным сопротивлением и температурой плавления. Она также имеет высокую устойчивость к окислению, высокую пластичность, высокую ковкость, хорошую механическую прочность и хорошую стабильность при изменении температуры и механических напряжений. Однако платина очень дорогая и редкая, поэтому ее использование в электротехнике ограничено лабораторными печами, термометрами сопротивления и некоторыми реостатами.
Константан: Константан — медно-никелевый сплав, имеющий 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 хорошей стабильностью при изменении температуры и механических напряжений. Константан широко используется для электрических соединений в приборах, таких как шунтирующие резисторы, последовательные резисторы, болотные резисторы, стандартные резисторы и реостаты.
Никрохром: Никрохром — никелево-хромовый сплав, обладающий высоким удельным сопротивлением и температурой плавления. Он также обладает высокой устойчивостью к окислению и коррозии, хорошей механической прочностью и хорошей пластичностью. Никрохром широко используется для нагревательных элементов и проволочных реостатов.
Какие существуют применения реостатов?
Реостаты имеют множество применений в различных областях инженерии и науки. Вот некоторые примеры:
Управление мощностью: Реостаты могут использоваться для управления выходной мощностью устройств, таких как электродвигатели, освещение, печи, печи и т. д. Изменяя сопротивление реостата, включенного последовательно с устройством, можно регулировать напряжение или ток, подаваемый на него.
Делитель напряжения: Реостаты могут использоваться для деления источника напряжения на меньшие фракции, соединяя их последовательно друг с другом. Изменяя сопротивление одного или нескольких реостатов в схеме делителя напряжения, можно получить различные выходные напряжения.
Потенциометр: Реостаты могут использоваться для измерения неизвестного напряжения или разности потенциалов, сбалансировав его с известным. Потенциометр — это тип реостата, который имеет три терминала: один подключен к фиксированному концу резистивного элемента, один подключен к переменной точке контакта вдоль него, и один подключен к внешней цепи. Регулируя положение точки контакта до тех пор, пока через нее не будет проходить ток (т. е. когда оба напряжения равны), можно определить неизвестное напряжение.
