TEILE UND MATERIALIEN
- Zwei 6-Volt-Batterien
- Kohlebleistift „Blei“ für einen mechanischen Bleistift
- Potentiometer, Single Turn, 5 kΩ bis 50 kΩ, linear Taper (Radio Shack catalog # 271-1714 bis 271-1716)
- Potentiometer, Multiturn, 1 kΩ 20 kΩ, (Radio Shack katalog #271-342, 271-343, 900-8583, oder 900-8587 durch 900-8590)
Potentiometer sind variable spannung teiler mit einer welle oder rutsche control für einstellung der division Verhältnis.
Sie werden sowohl in Schalttafel- als auch in Breadboard- (Leiterplatten-) Versionen hergestellt.
Jede Art von Potentiometer wird für dieses Experiment ausreichen.
Wenn Sie ein Potentiometer aus einem alten Radio oder einem anderen Audiogerät bergen, erhalten Sie wahrscheinlich ein sogenanntes Audio-Taper-Potentiometer.
Diese Potentiometer weisen eine logarithmische Beziehung zwischen Teilungsverhältnis und Wellenposition auf.
Im Gegensatz dazu weist ein Linearpotentiometer eine direkte Korrelation zwischen Wellenposition und Spannungsteilungsverhältnis auf.
Ich empfehle dringend ein lineares Potentiometer für dieses Experiment und für die meisten Experimente im Allgemeinen.
QUERVERWEISE
Lektionen in elektrischen Schaltungen, Band 1, Kapitel 6: „Teilerschaltungen und Kirchhoffsche Gesetze“
LERNZIELE
- Zur Veranschaulichung der Verwendung des Voltmeters
- Zur Veranschaulichung der Verwendung des Ohmmeters
- Zur Darstellung des Aufbaus und der Funktion des Spannungsteilers
- Zur Veranschaulichung der Addition von Spannungen in Reihe
SCHALTPLAN
ILLUSTRATION
ANLEITUNG
Beginnen Sie dieses Experiment mit der Bleistiftleitung. Bleistifte verwenden eine Stange aus einer Graphit-Ton-Mischung, nicht Blei (das Metall), um schwarze Markierungen auf Papier zu machen.
Graphit, ein mittelmäßiger elektrischer Leiter, wirkt wie ein Widerstand, der durch die beiden Krokodilklemmen-Überbrückungskabel über die Batterie verbunden ist.
Schließen Sie das Voltmeter wie gezeigt an und berühren Sie die rote Prüfsonde mit dem Graphitstab. Bewegen Sie die rote Sonde entlang der Länge der Stange und beachten Sie die Anzeigeänderung des Voltmeters.
Welche Sondenposition gibt die größte Spannungsanzeige?
Im wesentlichen, die stange wirkt als ein paar von widerständen, das verhältnis zwischen die zwei widerstände gegründet durch die position der rot test sonde entlang der stange der länge:
Jetzt, ändern die voltmeter verbindung zu die schaltung so wie zu messen spannung über die „oberen widerstand“ der bleistift blei, wie diese:
Bewegen die schwarz test sonde position entlang der länge der stange, unter hinweis auf die voltmeter anzeige.
Welche Position ergibt den größten Spannungsabfall für das Messgerät? Unterscheidet sich das von der bisherigen Regelung? Warum?Hergestellte Potentiometer umschließen einen Widerstandsstreifen in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse und bieten eine Art Mechanismus zum Bewegen eines „Wischers“ über die Länge dieses Widerstandsstreifens.
Hier ist eine Illustration der Konstruktion eines Drehpotentiometers:
Einige Drehpotentiometer haben einen spiralförmigen Widerstandsstreifen und einen Abstreifer, der sich beim Drehen axial bewegt, so dass mehrere Umdrehungen der Welle erforderlich sind, um den Abstreifer von einem Ende des Potentiometerbereichs zum anderen zu treiben. Multiturn-Potentiometer werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine präzise Einstellung wichtig ist.
Linearpotentiometer enthalten auch einen Widerstandsstreifen, der einzige Unterschied ist die Fahrtrichtung des Wischers.
Einige Linearpotentiometer verwenden einen Schiebemechanismus, um den Abstreifer zu bewegen, während andere eine Schraube verwenden, um den Betrieb mit mehreren Drehungen zu erleichtern:
Es ist zu beachten, dass nicht alle Linearpotentiometer die gleichen Pinbelegungen haben. Bei einigen ist der mittlere Stift der Wischer.
Richten Sie eine Schaltung mit einem hergestellten Potentiometer ein, nicht mit dem „hausgemachten“ aus einer Bleistiftmine.
Sie können jede Form der Konstruktion verwenden, die bequem ist. Messen Sie die Batteriespannung, während Sie das Potentiometer einschalten, und notieren Sie sich diese Spannungszahl auf Papier.
Messen spannung zwischen die wischer und die potentiometer ende verbunden, um die negative (-) seite der batterie.
Stellen Sie den Potentiometermechanismus ein, bis das Voltmeter genau 1/3 der Gesamtspannung registriert. Bei einer 6-Volt-Batterie sind dies ungefähr 2 Volt.
Schließen Sie nun zwei Batterien in einer seriellen Konfiguration an, um ungefähr 12 Volt über das Potentiometer bereitzustellen.
Messen die insgesamt batterie spannung, und dann messen die spannung zwischen die gleichen zwei punkte auf die potentiometer (positive und negative seite).
Teilen Sie die gemessene Ausgangsspannung des Potentiometers durch die gemessene Gesamtspannung. Der Quotient sollte 1/3 sein, das gleiche Spannungsteilungsverhältnis wie zuvor eingestellt: