Potentiometer als spanningsdeler

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee 6-volt batterijen
• Koolpotlood "lood" voor een mechanisch potlood
• Potentiometer, enkele slag, 5 kΩ tot 50 kΩ, lineaire taper (Radio Shack-catalogus # 271-1716)
• Potentiometer, multi-turn, 1 kΩ tot 20 kΩ, (Radio Shack-catalogus # 271-342, 271-343, 900-8583 of 900-8587 tot en met 900-8590)

Potentiometers zijn variabele spanningsdelers met een as of schuifregelaar voor het instellen van de deelverhouding.

Ze worden zowel in paneelmontage als in breadboard (printplaat) gemonteerde versies vervaardigd.

Elke soort potentiometer is voldoende voor dit experiment.

Als u een potentiometer van een oude radio of ander audioapparaat redt, krijgt u waarschijnlijk een zogenaamde audiotaper potentiometer.

Deze potentiometers vertonen een logaritmische relatie tussen deelverhouding en aspositie.

Daarentegen een lineaire potentiometer vertoont een directe correlatie tussen aspositie en spanningsdelingsverhouding.

Ik raad ten zeerste een lineaire potentiometer aan voor dit experiment, en voor de meeste experimenten in het algemeen.

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 6:"Dividercircuits en de wetten van Kirchhoff"

LEERDOELSTELLINGEN

• Om te illustreren hoe Voltmeter te gebruiken
• Om te illustreren hoe Ohmmeter te gebruiken
• Om het ontwerp en de functie van de spanningsdeler weer te geven
• Om te illustreren hoe spanningen in serie optellen

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Begin dit experiment met het potlood "lead" circuit. Potloden gebruiken een staaf gemaakt van een mengsel van grafiet en klei, niet van lood (het metaal), om zwarte vlekken op papier te maken.

Grafiet, dat een middelmatige elektrische geleider is, fungeert als een weerstand die over de batterij is verbonden door de twee krokodillenklemdraden.

Sluit de voltmeter aan zoals afgebeeld en raak de rode testsonde aan op de grafietstaaf. Beweeg de rode sonde langs de lengte van de staaf en merk de verandering van de indicatie van de voltmeter op.

Welke sondepositie geeft de grootste spanningsindicatie?

In wezen fungeert de hengel als een paar van weerstanden, de verhouding tussen de twee weerstanden bepaald door de positie van de rode testsonde langs de lengte van de staaf:

Verander nu de voltmeterverbinding met het circuit om de spanning over de "bovenste weerstand" van de potlooddraad te meten, als volgt:

Verplaats de positie van de zwarte testsonde langs de lengte van de staaf en let daarbij op de indicatie van de voltmeter.

Welke positie geeft de grootste spanningsval voor de te meten meter? Verschilt dit van de vorige regeling? Waarom?

Gefabriceerde potentiometers omsluiten een resistieve strip in een metalen of plastic behuizing en bieden een soort mechanisme voor het verplaatsen van een "wisser" over de lengte van die resistieve strip.

Hier is een illustratie van de constructie van een draaipotentiometer:

Sommige roterende potentiometers hebben een spiraalvormige weerstandsstrip en een wisser die axiaal beweegt terwijl deze draait, zodat meerdere omwentelingen van de as nodig zijn om de wisser van het ene uiteinde van het bereik van de potentiometer naar het andere te drijven. Multi-turn potentiometers worden gebruikt in toepassingen waar een nauwkeurige instelling belangrijk is.

Lineaire potentiometers bevatten ook een resistieve strip, het enige verschil is de rijrichting van de wisser.

Sommige lineaire potentiometers gebruiken een schuifmechanisme om de wisser te verplaatsen, terwijl andere een schroef gebruiken om de bediening met meerdere slagen te vergemakkelijken:

Opgemerkt moet worden dat niet alle lineaire potentiometers dezelfde pintoewijzingen hebben. Bij sommige is de middelste pin de wisser.

Zet een circuit op met een gefabriceerde potentiometer, niet de "zelfgemaakte" gemaakt van een potlood.

U kunt elke vorm van constructie gebruiken die handig is. Meet de batterijspanning terwijl u de potentiometer van stroom voorziet en noteer dit spanningscijfer op papier.

Meet de spanning tussen de wisser en het uiteinde van de potentiometer aangesloten op de negatieve (-) kant van de batterij.

Pas het potentiometermechanisme aan totdat de voltmeter precies 1/3 van de totale spanning registreert. Voor een 6 volt batterij is dit ongeveer 2 volt.

Sluit nu twee batterijen aan in een serie-hulpconfiguratie om ongeveer 12 volt over de potentiometer te leveren.

Meet de totale batterijspanning en meet vervolgens de spanning tussen dezelfde twee punten op de potentiometer (wisser en negatieve kant).

Deel de gemeten uitgangsspanning van de potentiometer door de gemeten totale spanning. Het quotiënt moet 1/3 zijn, dezelfde spanningsdelingsverhouding als eerder was ingesteld:

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Potentiometers
• Werkblad spanningsdelercircuits
• Gelijktijdige vergelijkingen voor het werkblad voor circuitanalyse