Загальна інформація
Застосування
Зображення регулятора гучності
Потенціометри - це електричні резистивні елементи, значення опору яких можна змінювати механічно (обертанням або переміщенням). Потенціометр має щонайменше три виводи (два нерухомі контакти й повзунок) і застосовується переважно як плавно регульований дільник напруги. Через повзунок можна знімати змінюваний опір. Потенціометри часто застосовують для керування електронними приладами, наприклад для налаштування підсилювача - скажімо, для регулювання гучності звукового підсилювача в радіоприймачі чи телевізорі.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають уміти складати просте електричне коло й засвоїти поняття напруги та сили струму. Крім того, має бути зрозумілим принцип опору й відома формула .
Принцип
На моделі потенціометра слід продемонструвати будову та принцип дії потенціометра.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні мають на моделі зрозуміти принцип дії потенціометра і наочно відчути його роботу за допомогою технічного потенціометра.
Завдання
Учні досліджують принцип дії потенціометра на моделі потенціометра. Після цього вони змінюють яскравість лампи розжарювання за допомогою технічного потенціометра.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Зауваження
Вибір довжин ділянок дроту, з яких знімають напругу, у 1-му досліді довільний. Проте виміряні значення і легше порівнювати між собою, якщо довжини ділянок дроту співвідносяться приблизно як (найпростіше цього досягти, якщо вибрати довжини дроту так, щоб напруги на них співвідносилися як : : : ).
Залежності, знайдені в 1-му досліді, справджуються лише для ненавантажених потенціометрів.
Потенціометри, розраховані на невелике навантаження, замість резистивного дроту мають вугільний шар.
Набір магнітних електричних символів для демонстраційної дошки дає змогу наочно підписати схему.
Обладнання
Складання та виконання
Складання
- Склади дослід відповідно до рисунка.
- Натягни константановий дріт за допомогою двох затискачів «крокодил» на з'єднувальних штепселях між гніздами a і b так, щоб він не провисав.
- Обери діапазон вимірювання .
- Замкни вимикач і приєднай вільний кінець з'єднувального проводу, що йде до вольтметра, затискачем «крокодил» біля b до дроту.
Виконання (1/3)
- Повільно підвищуй напругу на блоці живлення, доки вольтметр не покаже значення .
- Виміряй довжину натягнутого дроту.
- Запиши виміряні значення і .
- Приєднуй вольтметр за допомогою затискача «крокодил» по черзі в різних місцях дроту (напр., приблизно на 3/4, 1/2, 1/4 довжини дроту) і вимірюй щоразу зняту довжину ділянки дроту та спад напруги на цій ділянці.
- Наприкінці запиши виміряні значення.
Виконання (2/3)
- Перебудуй дослід відповідно до рисунка, при цьому лампу розжарювання спочатку не вкручують.
- Переведи ручку потенціометра в крайнє праве положення й обери діапазон вимірювання .
Виконання (3/3)
- Замкни електричне коло.
- Встанови на блоці живлення напругу .
- Повільно поверни ручку потенціометра з крайнього правого положення до крайнього лівого і назад.
- Спостерігай при цьому за відхиленням стрілки вольтметра й записуй свої результати.
- Доповни схему, вкрутивши лампу розжарювання.
- Поверни потенціометр так само, як раніше, і спостерігай при цьому за лампою розжарювання.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Було помічено таке:
- Спочатку показується напруга . Під час обертання ручки до крайнього лівого положення напруга спадає до , під час обертання назад до крайнього правого положення вона знову зростає до .
- Спочатку лампа розжарювання світить яскраво; під час обертання ліворуч вона стає дедалі тьмянішою, доки нарешті не гасне. Під час обертання назад вона світить дедалі яскравіше й досягає повної яскравості, коли ручка знову торкається крайнього правого положення.
| 0,324 | 1,00 | 3,1 |
| 0,247 | 0,57 | 3,2 |
| 0,157 | 0,5 | 3,2 |
| 0,087 | 0,25 | 2,9 |
Таблиця 1
Опрацювання результатів (1/2)
З графічного опрацювання можна зробити висновок, що довжина знятих ділянок дроту й виміряна на кожній із них напруга прямо пропорційні одна одній. Це підтверджується обчисленням часток (пор. таблицю 1).
Отже, справджується:
або тобто
Опрацювання результатів (2/2)
Закон, що діє для послідовного з'єднання резисторів,справджується також для однорідного дроту, який можна уявити як послідовне з'єднання резисторів (ділянок дроту).
Отже, на моделі потенціометра було доведено, що за допомогою потенціометра можна розділити задану напругу на бажані нижчі напруги (дільник напруги).
Це так само було показано з технічним потенціометром у 2-му досліді.