ตัวปรับความต้านทาน: วัสดุ การสร้าง และการใช้งาน

Rheostat เป็นชนิดหนึ่งของตัวต้านทานปรับได้ที่สามารถปรับกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าวงจรไฟฟ้า Rheostats มักใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุมกำลัง เช่น การควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้า ความสว่างของหลอดไฟ หรืออุณหภูมิเตาอบไฟฟ้า Rheostats ยังใช้ในการวัดแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักยภาพที่ไม่รู้จักโดยการเทียบกับค่าที่ทราบแล้ว

Rheostat คืออะไร?

Rheostat ถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงความต้านทานในวงจรไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนตำแหน่งของจุดติดต่อตามองค์ประกอบที่มีความต้านทาน

องค์ประกอบที่มีความต้านทานสามารถเป็นสายโลหะแท่งคาร์บอน หรือสารละลายของเหลว จุดติดต่อสามารถเป็นเทอร์มินัลเลื่อน ปุ่มหมุน หรือแขนสไลเดอร์

ความต้านทานของ rheostat ขึ้นอยู่กับความยาวและพื้นที่หน้าตัดขององค์ประกอบที่มีความต้านทาน รวมถึงวัสดุที่ทำจาก ความต้านทานสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

เมื่อ R คือความต้านทาน ρ คือความต้านทานเฉพาะของวัสดุ l คือความยาวขององค์ประกอบที่มีความต้านทาน และ A คือพื้นที่หน้าตัด

กระแสผ่าน rheostat สามารถควบคุมได้โดยการย้ายจุดติดต่อเข้าใกล้หรือห่างจากปลายใดปลายหนึ่งขององค์ประกอบที่มีความต้านทาน ยิ่งจุดติดต่ออยู่ใกล้ปลายหนึ่งมากเท่าไร ความต้านทานจะยิ่งน้อยลงและกระแสจะเพิ่มขึ้น ยิ่งจุดติดต่ออยู่ห่างจากปลายหนึ่งมากเท่าไร ความต้านทานจะยิ่งสูงขึ้นและกระแสมากลดลง

Rheostats สร้างขึ้นอย่างไร?

Rheostats สามารถสร้างขึ้นได้หลายแบบขึ้นอยู่กับการใช้งานและข้อกำหนดบางประเภทของ rheostats ที่พบบ่อยได้แก่:

• Rheostat แบบสายพัน: ทำโดยพันสายยาวของวัสดุที่มีความต้านทานสูงรอบแกนฉนวน เช่น เซรามิกหรือพลาสติก

  

• สายสามารถพันเป็นรูปวงกลมหรือรูปเกลียว สไลเดอร์เทอร์มินัลหรือปุ่มหมุนสามารถเลื่อนไปตามสายเพื่อเปลี่ยนความต้านทาน Rheostat แบบสายพันเหมาะสำหรับกระแสสูงและแรงดันต่ำ

• Rheostat แบบคาร์บอน: ทำโดยใช้แท่งหรือแผ่นคาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่มีความต้านทาน แขนสไลเดอร์สามารถเลื่อนไปตามผิวคาร์บอนเพื่อเปลี่ยนความต้านทาน Rheostat แบบคาร์บอนเหมาะสำหรับกระแสต่ำและแรงดันสูง

• Rheostat แบบของเหลว: ทำโดยใช้สารละลายที่นำไฟฟ้า เช่น น้ำเกลือหรือกรด เป็นองค์ประกอบที่มีความต้านทาน ขั้วไฟฟ้าสองตัวถูกแช่ในสารละลายและเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานและโหลด ระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงเพื่อเปลี่ยนความต้านทาน Rheostat แบบของเหลวเหมาะสำหรับกระแสสูงมากและแรงดันต่ำ

วัสดุที่ใช้สำหรับ Rheostats คืออะไร?

วัสดุที่ใช้สำหรับ rheostats ควรจะมีความต้านทานเฉพาะสูง อุณหภูมิการทำงานสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน มีความแข็งแรงทางกลที่เหมาะสม มีความยืดหยุ่นที่เหมาะสม และมีราคาต่ำ วัสดุที่ใช้สำหรับ rheostats ที่พบบ่อยได้แก่:

• แพลทินัม: แพลทินัมเป็นโลหะมีค่าที่มีความต้านทานเฉพาะสูงและจุดหลอมเหลวสูง นอกจากนี้ยังมีความต้านทานต่อออกซิเดชันสูง ความยืดหยุ่นสูง ความเหนียวสูง ความแข็งแรงทางกลที่ดี และความเสถียรต่ออุณหภูมิและความเครียดทางกล อย่างไรก็ตาม แพลทินัมมีราคาแพงและหายาก ดังนั้นการใช้งานในวิศวกรรมไฟฟ้าจึงจำกัดอยู่ที่เตาเผาในห้องทดลองเครื่องวัดอุณหภูมิด้วยความต้านทานและบาง rheostats

• คอนสแตนแทน: คอนสแตนแทนเป็นโลหะผสมของทองแดงและนิกเกิลที่มีสัมประสิทธิ์ความต้านทานต่ออุณหภูมิต่ำ หมายความว่าความต้านทานเฉพาะของมันคงที่ตลอดช่วงอุณหภูมิที่กว้าง นอกจากนี้ยังมีความต้านทานต่อออกซิเดชันสูง ความแข็งแรงทางกลที่ดี และความเสถียรต่ออุณหภูมิและความเครียดทางกล คอนสแตนแทนถูกใช้อย่างแพร่หลายในการเชื่อมต่อไฟฟ้าในเครื่องมือ เช่น ตัวต้านทานตัวต้านทานตัวต้านทานตัวต้านทานตัวต้านทานมาตรฐาน และ rheostats

• นิโครม: นิโครมเป็นโลหะผสมของนิกเกิลและโครเมียมที่มีความต้านทานเฉพาะและจุดหลอมเหลวสูง นอกจากนี้ยังมีความต้านทานต่อออกซิเดชันและการกัดกร่อนสูง ความแข็งแรงทางกลที่ดี และความยืดหยุ่น นิโครมถูกใช้อย่างแพร่หลายสำหรับองค์ประกอบทำความร้อนและ rheostats แบบสายพัน

การใช้งานของ Rheostats มีอะไรบ้าง?

Rheostats มีการใช้งานหลากหลายในสาขาต่างๆ ของวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างเช่น:

• การควบคุมกำลัง: Rheostats สามารถใช้ในการควบคุมกำลังที่ผลิตออกมาจากอุปกรณ์ เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า หลอดไฟ เตาอบ เตาเผา ฯลฯ โดยการเปลี่ยนความต้านทานของ rheostat ในวงจรอนุกรมกับอุปกรณ์ แรงดันหรือกระแสที่จ่ายให้กับมันสามารถปรับได้

• วงจรแบ่งแรงดัน: Rheostats สามารถใช้ในการแบ่งแรงดันแหล่งจ่ายไฟออกเป็นส่วนย่อย ๆ โดยการเชื่อมต่อพวกมันในวงจรอนุกรมกัน ด้วยการเปลี่ยนความต้านทานของ rheostat หนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งตัวในวงจรแบ่งแรงดัน แรงดันเอาต์พุตที่แตกต่างกันสามารถได้รับ

• โพเทนทิโอมิเตอร์: Rheostats สามารถใช้ในการวัดแรงดันหรือความต่างศักยภาพที่ไม่ทราบโดยการเทียบกับค่าที่ทราบแล้ว โพเทนทิโอมิเตอร์เป็นชนิดหนึ่งของ rheostat ที่มีเทอร์มินัลสามตัว: หนึ่งตัวเชื่อมต่อกับปลายที่แน่นอนขององค์ประกอบที่มี