Reostatlar: Malzemeler Yapım ve Uygulamalar
Rheostat, bir değişken direnç türüdür ve bir elektrik devresinde akımı veya gerilimi ayarlayabilir. Rheostatlar genellikle güç kontrol cihazları olarak kullanılır, örneğin bir elektrik motorun hızını, bir lambanın parlaklığını veya bir elektrikli fırının sıcaklığını kontrol etmek için. Rheostatlar ayrıca bilinmeyen gerilimleri veya potansiyel farkları ölçmek için de kullanılır, bu değerler bilinen değerlerle dengelenerek belirlenir.
Ne Bir Rheostat?
Rheostat, bir elektrik devresindeki dirençi değiştirilebilir bir cihaz olarak tanımlanır. Direnç değeri, bir resistif elemanın üzerindeki bir temas noktasının konumunu değiştirerek ayarlanır.
Resistif eleman, bir metal tel, karbon çubuğu veya bir sıvı çözelti olabilir. Temas noktası, kaydırma terminali, dönen bir düğme veya silgi kolu olabilir.
Bir rheostatın direnci, resistif elemanın uzunluğu ve kesit alanı ile birlikte malzemenin ne olduğu tarafından belirlenir. Direnç, aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
burada R direnç, ρ malzemenin direnç katsayısı, l resistif elemanın uzunluğu ve A kesit alanıdır.
Bir rheostat üzerinden geçen akım, temas noktasını resistif elemanın bir ucuna daha yakın veya daha uzağa hareket ettirerek kontrol edilebilir. Temas noktası bir uca ne kadar yakınsa, direnç o kadar düşük ve akım o kadar yüksek olur. Temas noktası bir uctan ne kadar uzaksa, direnç o kadar yüksek ve akım o kadar düşük olur.
Rheostatlar Nasıl İnşa Edilir?
Rheostatlar, uygulamalarına ve özelliklerine bağlı olarak farklı şekillerde inşa edilebilir. Bazı yaygın rheostat türleri şunlardır:
Tel sarılı rheostatlar: Bu tür rheostatlar, yüksek direnç katsayılı bir malzeme olan uzun bir teli, seramik veya plastik gibi yalıtım çekirdeğine sarmalayarak yapılır.
Tel spiral veya helisel şeklinde sarılabilir. Kaydırma terminali veya dönen bir düğme, direnci değiştirmek için telden boyunca hareket edebilir. Tel sarılı rheostatlar, yüksek akımlar ve düşük gerilimler için uygun dur.
Karbon rheostatlar: Bu tür rheostatlar, karbon çubuğu veya plaka gibi bir malzemeyi resistif eleman olarak kullanır. Silgi kolu, direnci değiştirmek için karbon yüzeyi boyunca hareket edebilir. Karbon rheostatlar, düşük akımlar ve yüksek gerilimler için uygun dur.
Sıvı rheostatlar: Bu tür rheostatlar, tuz suyu veya asit gibi iletken bir sıvı çözümünü resistif eleman olarak kullanır. İki elektrot, sıvıya daldırılır ve güç kaynağına ve yüküne bağlanır. Elektrotlar arasındaki mesafe, direnci değiştirmek için değişebilir. Sıvı rheostatlar, çok yüksek akımlar ve düşük gerilimler için uygun dur.
Rheostatlar İçin Hangi Malzemeler Kullanılır?
Rheostatlar için kullanılan malzemeler, yüksek direnç katsayısı, yüksek çalışma sıcaklığı, yüksek korozyon direnci, uygun mekanik dayanım, uygun esneklik ve düşük maliyet gibi özelliklere sahip olmalıdır. Rheostatlar için bazı yaygın malzemeler şunlardır:
Platin: Platin, çok yüksek direnç katsayısı ve erime noktasına sahip soylu bir metaldir. Ayrıca, oksidasyona karşı yüksek direnç, yüksek esneklik, yüksek formlanabilirlik, iyi mekanik dayanım ve sıcaklık ve mekanik stresle iyi istikrarlıdır. Ancak, platin çok pahalı ve nadirdir, bu nedenle elektrik mühendisliğinde laboratuvar fırınları, direnç termometreleri ve bazı rheostatlar dışında kullanımı sınırlıdır.
Constantan: Constantan, geniş bir sıcaklık aralığında direnç katsayısı düşük olan bakır-nikel bir alaşımdır. Ayrıca, oksidasyona karşı yüksek direnç, iyi mekanik dayanım ve sıcaklık ve mekanik stresle iyi istikrarlıdır. Constantan, ampermetreler, seri dirençler, tip dirençler, bataklık dirençler, standart dirençler ve rheostatlar gibi enstrüman bağlantılarında yaygın olarak kullanılır.
Nichrome: Nichrome, yüksek direnç katsayısı ve erime noktalarına sahip nikkel-krom bir alaşımdır. Ayrıca, oksidasyon ve korozona karşı yüksek direnç, iyi mekanik dayanım ve iyi esnekliğe sahiptir. Nichrome, ısıtma elemanları ve tel sarılı rheostatlar için yaygın olarak kullanılır.
Rheostatların Bazı Uygulamaları Nelerdir?
Rheostatlar, mühendislik ve bilimin çeşitli alanlarında birçok uygulaması vardır. Bazı örnekler şunlardır:
Güç kontrolü: Rheostatlar, elektrik motorları, lambalar, fırınlar vb. gibi cihazların güç çıkışını kontrol etmek için kullanılabilir. Rheostatın direncini bir cihazla seri olarak değiştirerek, ona sağlanan gerilim veya akım ayarlanabilir.
Gerilim bölücü: Rheostatlar, birbirine seri olarak bağlanarak bir gerilim kaynağını daha küçük parçalara bölmek için kullanılabilir. gerilim bölücü devresinde, bir veya daha fazla rheostatın direncini değiştirerek, farklı çıkış gerilimleri elde edilebilir.
Potansiyometre: Rheostatlar, bir bilinmeyen gerilimi veya potansiyel farkını bilinen bir değerle dengeleyerek ölçmek için kullanılabilir. Potansiyometre, üç terminali olan bir rheostat türüdür: biri resistif elemanın sabit bir ucuna, biri değişken bir temas noktasına, biri dış devreye bağlanır. Temas noktasının pozisyonunu, herhangi bir akım geçmediği (yani her iki gerilimin eşit olduğu) noktaya ayarlayarak, bilinmeyen gerilim belirlenebilir.
Deformasyonölçer: Rheostatlar, stres altında bulunan malzemelerde deformasyonu (yani şekil değişimini) stres (yani kuvvet) uygulandığında direnç değiştirmesiyle ölçmek için kullanılabilir. Deformasyonölçer, zıt uçlarına iki terminal bağlanmış ince bir metal foliadan oluşan bir rheostat türüdür. Nesne stres nedeniyle deformasyona uğradığında, foli da deformasyona uğrar; bu, uzunluğunu ve kesit alanını (ve dolayısıyla direncini) değiştirir. Bu direnç değişikliğini bir elektrik devresi
