Реостаты
Каждый из нас знает, что такое радио или аудио
магнитофон. Самой обычной функцией таких приборов является регулировка
громкости. Подобно тому, как ток, совершая больше работы, заставляет лампочку
гореть ярче, громкость увеличивается за счет увеличения работы силы тока. То
есть, для регулировки громкости, нам нужно регулировать силу тока. И это,
конечно, далеко не единственный пример, где нужен контроль силы тока. Для
подобных целей используют специальный прибор, который называется реостатом. Принцип
работы реостата основан на его способности изменять сопротивление на участке
цепи и, следовательно, силу тока.
На прошлом уроке мы уже узнали, от чего зависит
сопротивление проводника: от удельного сопротивления, площади поперечного
сечения и длины проводника. Конечно, изменять толщину или вещество не
представляется возможным. Зато, можно легко изменять длину проводника, с
помощью скользящих контактов. Скользящий контакт можно сдвинуть в ту или иную
сторону, тем самым включив бо́льшую или меньшую часть проводника в цепь.
Такие реостаты называют ползунковыми.
Чтобы даже незначительное изменение длины проводника
значительно влияло на силу тока, в реостатах используются проводники с большим
удельным сопротивлением.
Простейший реостат можно сделать из обыкновенной нихромовой
проволоки. Один из контактов, с помощью которых мы подключим проволоку в цепь,
должен быть скользящим.
Таким образом, мы сможем изменять силу тока, используя
скользящий контакт. Как мы помним, во сколько раз мы уменьшим длину, во столько
же раз и уменьшится сопротивление, и увеличится сила тока. Давайте рассмотрим,
почему не стоит использовать материалы с маленьким удельным сопротивлением в
реостатах.
Поскольку речь идет не о длинных проводах, а о
контактах внутри приборов, мы будем рассматривать длину провода не более одного
метра. В этом случае
Помимо ползунковых реостатов, существуют, также,
ступенчатые реостаты. Они состоят из набора резисторов, часть из которых
включается в цепь, в зависимости от регулировки. Чем больше резисторов
включено, тем больше сопротивление и, соответственно, меньше сила тока. Очевидное
отличие ступенчатых реостатов — это то, что они могут изменять сопротивление
только пошагово, т.е. есть какое-то минимальное изменение, поскольку мы не
можем включить в цепь дробное число резисторов.
Во многих современных технологиях используются
цифровые реостаты. Такие реостаты обладают интегральной схемой, то есть
программно могут выставлять заданное сопротивление. Разумеется, схема работы
подобных приборов значительно сложнее, поэтому мы не будем изучать их принцип
действия.
Упражнения.
Задача 1. Скользящий
контакт нихромового ползункового реостата был подключен так, что в цепь была
включена ровно половина длины реостата. Когда скользящий контакт максимально
отодвинули от второго контакта, сила тока в цепи уменьшилась на 4 А. Найдите
площадь поперечного сечения проволоки реостата, учитывая то, что её длина
составляет 50 см, а напряжение в цепи равно 12 В.
Задача 2. В
лаборатории исследовали реостат из неизвестного материала. После измерений
выяснялось следующее: длина проволоки реостата составляет 80 см, а его площадь
поперечного сечения 2 мм2. При включении его в цепь с напряжением 35
В, ток удалось снизить до 70 мА. Каково удельное сопротивление данного
материала, если пренебречь другими причинами сопротивления в цепи?
Пускорегулирующие реостаты
Реостаты, имеющие ступенчатое сделаны из резисторов и переключающего устройства, состоящего, в свою очередь, из неподвижных контактов, одного скользящего контакта. Здесь же имеется привод.
Пускорегулирующие реостаты имеют полюсы якоря, который присоединяется к неподвижным контактам. Подвижный контакт замыкает и размыкает ступени сопротивления, а также и другие цепи, которые управляются данным реостатом. Привод в реостате может быть двигательным или ручным. Это что такое? Реостат такого типа широко распространен. Но недостатки у такой конструкции все же имеются. Это большое количество проводов для монтажа и деталей для крепежа. Особенно много их в реостатах возбуждения с большим числом ступеней.
Реостаты, наполненные маслом, состоят из переключающего устройства и пакетов резисторов, которые встроены в бак и погружены в масло. Пакеты состоят из элементов, выполненных из Они прикрепляются к крышке бака.
Устройство переключения имеет вид барабана и является осью с прикрепленными к ней частями цилиндрической поверхности, которые соединены, согласно схеме. Неподвижные контакты, которые соединены с элементами резистора, крепятся на неподвижную рейку. Когда ось барабана поворачивается приводом либо маховиком, эти части перемыкают неподвижные контакты, являясь контактами подвижными. Этим изменяется сопротивление в цепи.
Вышесказанное полностью проясняет вопрос, что такое реостат. Как видно, это очень важный элемент, который широко применяется в различных
§ 1 Реостат: принцип работы и устройство
Важным элементом управления сопротивлением электрической цепи является реостат. В нем используется проводник из известного материала с определенной длинной, позволяющей рассчитать его сопротивление. Принцип работы заключается в изменении сопротивления, а значит, появляется возможность регулировать силу тока и напряжение в электрических цепях. Рассмотрим устройство реостата.
На рисунке 1 представлен реостат, состоящий из керамической трубы (1), на которую намотан провод (2) и имеются два контакта (3а), также штанга, в конце которой расположен контакт (3б). По ней движется скользящий контакт (4), который называют «ползун».
При расположении «ползуна» посередине (рис. 2а) только половина проводника принимает участие в электрической цепи. При передвижении его дальше (рис. 2б) длина проводника возрастает, и сопротивление увеличивается, но сила тока уменьшается. Передвигаем «ползун» в противоположную сторону (рис. 2в), и сопротивление уменьшится, а сила тока в цепи возрастет.
Внутри реостат полый, так как при протекании тока происходит нагревание реостата, а полость способствует быстрому охлаждению.
§ 2 Обозначения реостата на схемах и его использование
Как известно, каждый элемент цепи обозначается символом. Обозначение реостата (рис. 3):
Красный прямоугольник — сопротивление, синий — контакт, подводящий провод, зеленый — скользящий контакт. Если ползунок передвинуть влево, сопротивление реостата уменьшается, а при движении вправо — увеличивается.
Используют еще одно обозначение реостата (рис. 4):
На схеме прямоугольник обозначает сопротивление, а стрелка — то, что его можно изменять.
В электрическую цепь реостат включают последовательно. Рассмотрим схему включения реостата (рис. 5):
Зажимы (1) и (2) подключаются к источнику тока. Второй контакт подсоединен к ползунку. Увеличивая сопротивление реостата, накал лампочки (3) начинает уменьшаться, а значит, ток в цепи тоже уменьшается. Если уменьшить сопротивление реостата лампочка будет гореть ярче.
Реостат — универсальный прибор. Его используют в бытовых приборах. Например, в телевизорах для регулирования громкости и при переключении каналов. Для безопасности используют реостаты с защитным кожухом (рис. 6).
Список использованной литературы:
- Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений /А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
- Физика 7-9. Учебник. И.В. Кривченко.
- Физика. Справочник. О.Ф. Кабардин. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2010.
Электрические сети зациклены на передаче электроэнергии от источника к потребителю, которые являются основными элементами цепочки. Но кроме них в электрическую цепь вставляются и другие составляющие, к примеру, управляющие элементы, к которым относится реостат или любой другой прибор с таким же принципом действия. Устройство реостата – это проводник определенного сечения и длины, через которые можно узнать сопротивление проводника. Конечно, обговаривается и его материал. Изменяя сопротивление прибора, а, точнее, проводника, можно регулировать величину силы тока и напряжения в сети. Итак, реостат – это прибор, регулирующий напряжение и ток.
§ 47. Реостаты
На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая её то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприёмника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.
Во многих случаях для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы — реостаты.
Простейшим реостатом может служить проволока из материала с большим удельным сопротивлением, например никелиновая или нихромовая. Включив такую проволоку в цепь источника электрического тока через контакты А и С последовательно с амперметром (рис. 75) и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать или увеличивать длину включённого в цепь участка АС. При этом будет меняться сопротивление цепи, а следовательно, и сила тока в ней.
Рис. 75. Изменение длины проводника, включённого в цепь
Реостатам, применяемым на практике, придают более удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением. Один из реостатов (ползунковый реостат) изображён на рисунке 76, а, а его условное обозначение в схемах — на рисунке 76, б. В этом реостате стальная проволока намотана на керамический цилиндр. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки. От трения ползунка о витки слой окалины под его контактами стирается, и электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, а через него в стержень, имеющий на конце клемму 1. С помощью этой клеммы и клеммы 2, соединённой с одним из концов обмотки и расположенной на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь.
Рис. 76. Внешний вид и обозначение реостата на схеме
Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включённого в цепь.
Каждый реостат рассчитан на определённое сопротивление и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть. Сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока указаны на реостате.
Рис. 77. Реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи
Чтобы лучше понять устройство и действие реостата, покажите на рисунке 76 путь тока по нему, если клеммы 1 и 2 включены в цепь.
Вопросы
- Для чего предназначен реостат?
- Объясните по рисунку 76, а, как устроен ползунковый реостат. Как можно включать его в цепь?
- Почему в реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением?
- Для каких величин указывают на реостате их допустимые значения? В Как на схемах электрических цепей изображают реостат?
Упражнение 31
- На рисунке 77 изображён реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками. Рассмотрите рисунок и по нему опишите, как действует такой реостат.
- Если каждая спираль реостата (см. рис. 77) имеет сопротивление 3 Ом, то какое сопротивление будет введено в цепь при положении переключателя, изображённом на рисунке? Куда надо поставить переключатель, чтобы с помощью этого реостата увеличить сопротивление цепи ещё на 18 Ом?
- В цепь включены: источник тока, ключ, электрическая лампа и ползунковый реостат. Нарисуйте в тетради схему этой цепи. Куда надо передвинуть ползунок реостата, чтобы лампа светилась ярче?
- Требуется изготовить реостат на 20 Ом из никелиновой проволоки площадью сечения 3 мм2. Какой длины проволока потребуется для этого?
Источник: