delar och material

• två 6-volts batterier
• kolpenna ”bly” för en mekanisk penna
• Potentiometer, enkel tur, 5 k kg till 50 k, linjär avsmalning (Radio Shack catalog # 271-1714 till 271-1716)
• Potentiometer, Multi-sväng, 1 K-20 K-20 K – (Radio Shack Catalog # 271-342, 271-343, 900-8583 eller 900-8587 genom 900-8590)

potentiometrar är variabla spänningsdelare med axel-eller glidstyrning för inställning av delningen förhållande.

de tillverkas i panelmonterade samt breadboard (printed-circuit board) mount versioner.

varje typ av potentiometer räcker för detta experiment.

Om du räddar en potentiometer från en gammal radio eller annan ljudenhet, kommer du sannolikt att få det som kallas en audio taper potentiometer.

dessa potentiometrar uppvisar ett logaritmiskt förhållande mellan delningsförhållande och axelposition.

däremot uppvisar en linjär potentiometer en direkt korrelation mellan axelposition och spänningsdelningsförhållande.

Jag rekommenderar starkt en linjär potentiometer för detta experiment, och för de flesta experiment i allmänhet.

korsreferenser

lektioner i elektriska kretsar, volym 1, Kapitel 6: ”Dividerkretsar och Kirchhoffs lagar”

inlärningsmål

• för att illustrera hur man använder Voltmeter
• för att illustrera hur man använder Ohmmeter
• för att visa Spänningsdelarens design och funktion
• för att illustrera hur spänningar lägger till i serie

schematiskt DIAGRAM

Illustration

instruktioner

börja detta experiment med penna ”bly” – kretsen. Pennor använder en stav gjord av en grafit-lera blandning, inte bly (metallen), för att göra svarta märken på papper.

grafit, som är en medioker elektrisk ledare, fungerar som ett motstånd anslutet över batteriet av de två alligator-clip jumper-ledningarna.

Anslut voltmätaren som visas och tryck på den röda testproben till grafitstången. Flytta den röda sonden längs stångens längd och märka voltmätarens indikationsändring.

vilken sondposition ger den största spänningsindikationen?

i huvudsak fungerar stången som ett par motstånd, förhållandet mellan de två resistanserna som fastställts av positionen för den röda testproben längs stångens längd:

ändra nu voltmeteranslutningen till kretsen för att mäta spänningen över ”övre motståndet” på blyertsledningen, så här:

flytta den svarta testsondpositionen längs stångens längd och notera voltmeterindikationen.

vilken position ger det största spänningsfallet för mätaren att mäta? Skiljer sig detta från det tidigare arrangemanget? Varför?

tillverkade potentiometrar omsluter en resistiv remsa inuti ett metall-eller plasthus och ger någon form av mekanism för att flytta en ”torkare” över längden på den resistiva remsan.

här är en illustration av en roterande potentiometers konstruktion:

vissa roterande potentiometrar har en spiralresistiv remsa och en torkare som rör sig axiellt när den roterar, för att kräva flera varv av axeln för att driva torkaren från ena änden av potentiometerns intervall till den andra. Multi-turn potentiometrar används i applikationer där exakt inställning är viktig.

linjära potentiometrar innehåller också en resistiv remsa, den enda skillnaden är torkarens färdriktning.

vissa linjära potentiometrar använder en glidmekanism för att flytta torkaren, medan andra en skruv, för att underlätta flera varv:

det bör noteras att inte alla linjära potentiometrar har samma stifttilldelningar. På vissa är mittstiftet torkaren.

Ställ in en krets med en tillverkad potentiometer, inte den ”hemmagjorda” som är gjord av en blyertsledning.

Du kan använda någon form av konstruktion som är bekvämt. Mät batterispänningen medan du driver potentiometern och notera denna spänningsfigur på papper.

Mät spänningen mellan torkaren och potentiometeränden ansluten till batteriets negativa (-) sida.

justera potentiometermekanismen tills voltmätaren registrerar exakt 1/3 av den totala spänningen. För ett 6-volts batteri kommer detta att vara ungefär 2 volt.

Anslut nu två batterier i en seriehjälpskonfiguration för att ge cirka 12 volt över potentiometern.

Mät den totala batterispänningen och mät sedan spänningen mellan samma två punkter på potentiometern (torkare och negativ sida).

dela potentiometerns uppmätta Utgångsspänning med den uppmätta totala spänningen. Kvoten bör vara 1/3, samma spänningsdelningsförhållande som tidigare ställts in: