Potenciômetro como um Reostato

Objetivos de aprendizagem

• Uso do reostato
• Conectando um potenciômetro como reostato
• Controle simples de velocidade do motor
• Uso de voltímetro sobre amperímetro para verificar um circuito contínuo

Peças e materiais

• bateria de 6 volts
• Potenciômetro, volta única, 5 kΩ, cone linear (catálogo Radio Shack # 271-1714)
• Motor pequeno de "hobby", tipo de ímã permanente (catálogo Radio Shack # 273-223 ou equivalente)

Para este experimento, você precisará de um potenciômetro de valor relativamente baixo, certamente não mais do que 5 kΩ.

Referências cruzadas

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 2:"Lei de Ohm"

Diagrama Esquemático

Ilustração de fiação para usar um potenciômetro como reostato

Instruções para fiação do potenciômetro

Os potenciômetros encontram sua aplicação mais sofisticada como divisores de tensão, onde a posição do eixo determina uma relação de divisão de tensão específica.

No entanto, existem aplicações em que não precisamos necessariamente de um divisor de tensão variável, mas apenas de um resistor variável:um dispositivo de dois terminais.

Tecnicamente, um resistor variável é conhecido como reostato , mas os potenciômetros podem ser feitos para funcionar como reostatos com bastante facilidade.

Em sua configuração mais simples, um potenciômetro pode ser usado como um reostato simplesmente usando o terminal limpador e um dos outros terminais, o terceiro terminal não conectado e não utilizado:











Mover o controle do potenciômetro na direção que aproxima o limpador do outro terminal usado resulta em uma resistência mais baixa.

A direção do movimento necessária para aumentar ou diminuir a resistência pode ser alterada usando um conjunto diferente de terminais:







No entanto, tome cuidado para não usar os dois terminais externos, pois isso resultará em nenhuma mudança na resistência conforme o eixo do potenciômetro é girado.

Em outras palavras, ele não funcionará mais como uma variável resistência:







Construa o circuito conforme mostrado no esquema e na ilustração, usando apenas dois terminais no potenciômetro, e veja como a velocidade do motor pode ser controlada ajustando a posição do eixo.

Experimente diferentes conexões de terminais no potenciômetro, observando as mudanças no controle de velocidade do motor.

Se o seu potenciômetro tiver uma resistência alta (medida entre os dois terminais externos), o motor pode não se mover até que o limpador seja colocado muito perto do terminal externo conectado.

Como você pode ver, a velocidade do motor pode ser tornada variável usando um reostato conectado em série para alterar a resistência total do circuito e limitar a corrente total.

Este método simples de controle de velocidade do motor, entretanto, é ineficiente, pois resulta em quantidades substanciais de energia sendo dissipadas (desperdiçadas) pelo reostato.

Um meio muito mais eficiente de controle do motor depende de uma “pulsação” rápida de energia para o motor, usando um dispositivo de comutação de alta velocidade, como um transistor .

Um método semelhante de controle de energia é usado em interruptores "dimmer" de luz doméstica.

Infelizmente, essas técnicas são sofisticadas demais para serem exploradas neste ponto dos experimentos.

Quando um potenciômetro é usado como um reostato, o terminal "não usado" geralmente é conectado ao terminal do limpador, como este:







À primeira vista, isso parece um tanto sem sentido, pois não tem impacto no controle da resistência. Você pode verificar esse fato por si mesmo inserindo outro fio em seu circuito e comparando o comportamento do motor antes e depois da mudança:







Se o potenciômetro estiver em bom estado de funcionamento, esse fio adicional não faz diferença alguma.

No entanto, se o limpador perder o contato com a tira resistiva dentro do potenciômetro, esta conexão garante que o circuito não abra completamente:que ainda haverá um caminho resistivo para a corrente através do motor. Em alguns aplicativos, isso pode ser importante.

Os potenciômetros antigos tendem a sofrer perdas intermitentes de contato entre o limpador e a tira resistiva, e se um circuito não pode tolerar a perda completa de continuidade (resistência infinita) criada por esta condição, esse fio "extra" fornece uma medida de proteção, mantendo continuidade do circuito.

Você pode simular uma "falha" de contato do limpador desconectando o terminal do meio do potenciômetro da tira de terminais, medindo a tensão através do motor para garantir que ainda haja energia chegando a ele, por menor que seja:

Usar a tensão do motor é uma alternativa mais segura para medir a corrente do circuito

Teria sido válido medir a corrente do circuito em vez da tensão do motor para verificar um circuito completo, mas esse é um método mais seguro porque não envolve interromper o circuito para inserir um amperímetro em série.

Sempre que um amperímetro é usado, existe o risco de causar um curto-circuito ao conectá-lo a uma fonte de tensão substancial, possivelmente resultando em danos ao instrumento ou ferimentos pessoais. Os voltímetros não têm esse risco de segurança inerente e, portanto, sempre que uma medição de tensão pode ser feita em vez de uma medição de corrente para verificar a mesma coisa, é a escolha mais sábia.



PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de potenciômetros