رئوستا: نوعی مقاومت متغیر برای کنترل جریان

رئوستا[1]: از صدای رادیو تا روشنایی چراغ

رئوستا چیست و چگونه کار می‌کند؟

به زبان بسیار ساده، رئوستا مانند یک شیر آب برای جریان برق است. همان‌طور که با چرخاندن شیر، مقدار آب خروجی کم یا زیاد می‌شود، با چرخاندن پیچ یا لغزاندن اهرم رئوستا، مقدار مقاومت در مسیر جریان الکتریکی تغییر می‌کند. مقاومت بالا مانند بستن شیر است و جریان کمی عبور می‌دهد. مقاومت پایین مانند باز کردن کامل شیر، اجازهٔ عبور جریان بیشتری را می‌دهد.

درون یک رئوستا، یک مسیر مقاومتی از جنس کربن یا سیم‌پیچ فلزی وجود دارد. یک پایهٔ متحرک به نام اسلایدر[5] روی این مسیر حرکت می‌کند. با حرکت اسلایدر، طول مؤثر مسیر مقاومتی بین پایه‌ها تغییر می‌کند. طبق قانون اهم[6] ($V = R \times I$)، با تغییر مقاومت (R)، جریان (I) یا ولتاژ دو سر قطعه تغییر می‌کند.

انواع اصلی رئوستا در یک نگاه

رئوستاها را می‌توان از نظر شکل فیزیکی و کاربرد به دسته‌های مختلفی تقسیم کرد. جدول زیر سه نوع متداول را نشان می‌دهد:

پا به پای جریان برق: نقش رئوستا در مدار

برای استفاده از رئوستا باید با پایه‌های آن آشنا شوید. بیشتر رئوستاهای ساده سه پایه دارند:

1. پایه‌های کناری (A و B): دو سر ثابت مسیر مقاومتی. مقاومت کل رئوستا بین این دو پایه است (مثلاً 10kΩ).
2. پایهٔ وسطی (W یا اسلایدر): پایهٔ متحرک که با چرخاندن دسته، روی مسیر مقاومتی جابه‌جا می‌شود.

دو حالت کاری اصلی:
۱. مقاومت متغیر: از پایهٔ وسط و یکی از پایه‌های کناری استفاده می‌شود. با چرخاندن دسته، مقاومت بین این دو پایه از صفر تا مقدار کل تغییر می‌کند. مثل کنترل سرعت یک موتور کوچک.
۲. مقسم ولتاژ (پتانسیومتر): از هر سه پایه استفاده می‌شود. ولتاژ ورودی به دو پایهٔ کناری وصل می‌شود و ولتاژ خروجی متغیر از پایهٔ وسط گرفته می‌شود. دقیقاً مانند کاری که کنترل صدا در رادیو انجام می‌دهد.

از تئوری تا عمل: رئوستا در زندگی ما

بیایید با چند مثال ساده، حضور این قطعه را در اطرافمان رصد کنیم:

• کنترل صدا: وقتی ولوم[8] رادیوی قدیمی، بلندگو یا هدفون‌های دارای کنترل را می‌چرخانید، در حال تغییر مقاومت یک رئوستا هستید. این تغییر، سیگنال صوتی را ضعیف یا قوی می‌کند.
• تنظیم روشنایی: در برخی دیمر[9]های سادهٔ لامپ‌های رومیزی، یک رئوستا با تغییر ولتاژ رسیده به لامپ، شدت نور آن را کم و زیاد می‌کند.
• گاز و ترمز در اسباب‌بازی‌ها: در دستهٔ کنترل بعضی ماشین‌های کنترلی اسباب‌بازی، رئوستاها به حرکت دسته حساس هستند و با تغییر مقاومت، سیگنال‌های «سرعت بیشتر» یا «کم‌تر» را تولید می‌کنند.
• سنسور موقعیت: در بعضی ترازوهای عقربه‌ای قدیمی یا شیرآلات دیجیتال، حرکت مکانیکی (مثلاً حرکت صفحه یا دسته) به حرکت اسلایدر یک رئوستا تبدیل و سپس به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.

مثال عملی: یک رئوستای خطی را تصور کنید که به عنوان کنترل صدا در یک میز پخش استودیو استفاده می‌شود. وقتی اهرم را به بالا می‌کشید، اسلایدر به یک سر مقاومت نزدیک و مقاومت کم می‌شود. این باعث تقویت سیگنال صوتی و بلندتر شدن صدا می‌گردد.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹رئوستا (Rheostat): معادل فارسی مصطلح برای مقاومت متغیر دوپایه (یا سه‌پایه در حالت خاص).
²پتانسیومتر (Potentiometer): مقاومت متغیر سه‌پایه که عمدتاً به عنوان مقسم ولتاژ استفاده می‌شود.
³مقاومت الکتریکی (Electrical Resistance): میزان مخالفت یک ماده با عبور جریان الکتریکی. واحد آن اهم (Ω) است.
⁴مقسم ولتاژ (Voltage Divider): مداری متشکل از دو مقاومت (یا بخشی از یک مقاومت) برای به‌دست آوردن ولتاژی کمتر از ولتاژ منبع.
⁵اسلایدر (Slider/Wiper): پایه یا کنتاکت متحرک در رئوستا که روی مسیر مقاومتی حرکت می‌کند.
⁶قانون اهم (Ohm's Law): رابطهٔ پایه بین ولتاژ (V)، جریان (I) و مقاومت (R) در یک مدار: V = R × I.
⁷تریمر (Trimmer): نوعی پتانسیومتر کوچک که معمولاً با پیچ‌گوشتی تنظیم و برای کالیبراسیون اولیه در بردهای الکترونیکی استفاده می‌شود.
⁸ولوم (Volume): به معنای صدا، اما در اصطلاح به پیچ یا قطعهٔ کنترل صدا گفته می‌شود.
⁹دیمر (Dimmer): وسیله‌ای برای کنترل میزان روشنایی یک لامپ.
¹⁰رئوستات (Rheostat): مقاومت متغیر قدرتمندتر که معمولاً برای کنترل مستقیم جریان‌های بالا در مدارهای قدرت به‌کار می‌رود.