Een potentiometer als rheostaat gebruiken voor simpele motor snelheidsregeling

Leerdoelen

• De rol van een rheostaat in variabele weerstand toepassingen begrijpen.
• Een potentiometer bedraden om te functioneren als een twee-terminal rheostaat.
• Basis motor snelheidsregeling demonstreren met een serie rheostaat.
• Een voltmeter, geen amperemeter, gebruiken om circuitcontinuïteit veilig te verifiëren.
• Het doel identificeren van het verbinden van de ongebruikte terminal met de wiper voor bescherming tegen wiper-faling.

Onderdelen en Materialen

• 6-volt batterij
• Enkel-draai, 5 kΩ lineaire-taper potentiometer (bijv. Radio Shack #271-1714)
• Kleine permanent-magneet hobby motor (bijv. Radio Shack #273-223 of equivalent)

Voor dit experiment, gebruik een lage-waarde potentiometer – niet hoger dan 5 kΩ – om de motor responsief te houden.

Kruisverwijzingen

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, hoofdstuk 2: "Ohm's Law"

Schema Diagram

Bedrading Illustratie voor Potentiometer als Rheostaat

Instructies voor Potentiometer Bedrading

Een potentiometer wordt meestal gebruikt als spanningsdeler, maar kan ook dienen als een eenvoudige variabele weerstand – een rheostaat – door alleen twee terminalen te verbinden.

Om een potentiometer om te zetten in een rheostaat, verbind de wiper met één outer terminal en laat de derde terminal onverbonden. Het resulterende twee-terminal apparaat biedt een continu instelbare weerstand tussen de geselecteerde terminalen.

Bijvoorbeeld, als je de wiper verbindt met de linkere uiterste terminal, verlaagt het draaien van de as om de wiper dichter bij de rechter uiterste terminal te brengen de weerstand. Het omkeren van de verbinding wisselt simpelweg de richting van verandering.

Het gebruik van de twee uiterste terminalen samen produceert een vaste weerstand en elimineert de variabele functie, dus vermijd die configuratie wanneer een rheostaat vereist is.

Bevestig de potentiometer zoals getoond in het schema en observeer hoe de motor snelheid varieert met aspositie. Experimenteer met het wisselen van de verbonden terminalen om te zien hoe de richting van snelheidsverandering omkeert.

Met een hoge-weerstand potentiometer, kan de motor niet draaien tot de wiper heel dicht bij de verbonden uiterste terminal is. Dit illustreert hoe de rheostaat stroom beperkt en, consequent, motor snelheid.

Hoewel deze methode een simpele manier van snelheidsregeling biedt, is het inherent inefficiënt: de rheostaat dissipeert een significant deel van de toegevoerde energie als warmte. Geavanceerdere regeling – zoals PWM via een transistor – bereikt efficiënte snelheidsregeling, maar valt buiten het bereik van dit basiseperiment.

Voor toegevoegde betrouwbaarheid, koppelen veel circuits de ongebruikte terminal aan de wiper. Hoewel dit de weerstandscontrole niet beïnvloedt, behoudt het een geleidend pad als de wiper contact verliest met het weerstandsspoor – een veelvoorkomende fout in oudere potentiometers.

Om deze bescherming te testen, ontkoppel de middelste terminal en verifieer dat spanning nog steeds over de motor verschijnt, wat continuïteit bevestigt.

Motor spanning meten is een veiligere alternatief voor circuitstroom meten

Bij het verifiëren dat een circuit compleet is, is het meten van spanning over de motor te verkiezen boven het invoegen van een amperemeter. Een amperemeter vereist een serieverbinding, wat ongewild de voeding kan kortsluiten als het instrument defect is. Een voltmeter, aan de andere kant, vormt geen dergelijk risico, wat het de veiligere keuze maakt voor veiligheidskritische metingen.

Gerelateerde Werkbladen

• Potentiometers Werkblad