مقاومت متغیر: کنترل جریان برق به راحتی چرخاندن یک ولوم
مقاومت الکتریکی چیست؟
برای درک مقاومت متغیر، اول باید بدانیم مقاومت معمولی چیست. تصور کنید آب از داخل یک شلنگ باغبانی در حال جریان است. اگر با پایتان روی شلنگ فشار بیاورید، مسیر آب باریک‌تر شده و آب کمتری عبور می‌کند. در دنیای الکتریسیته، سیم‌ها مانند شلنگ هستند و الکترون‌ها مانند مولکول‌های آب. مقاومت الکتریکی2 همان عاملی است که مانند فشار پا بر شلنگ، مانع از عبور آزادانه الکترون‌ها (جریان برق) می‌شود. واحد اندازه‌گیری مقاومت Ohm (Ω) است.
مقاومت متغیر چگونه کار می‌کند؟
یک مقاومت معمولی مقدار ثابتی دارد، مثلاً 100 Ω. اما یک مقاومت متغیر1 مانند یک شلنگ باغبانی است که یک شیر کنترل روی آن نصب شده باشد. با چرخاندن شیر، می‌توانید قطر مسیر آب را به تدریج از کاملاً بسته تا کاملاً باز تغییر دهید. درون یک مقاومت متغیر، یک مسیر مقاومتی (اغلب از جنس کربن یا سیم‌پیچ) و یک کنتاکت متحرک به نام «شَستی» وجود دارد. با حرکت شستی، طول مؤثر مسیر مقاومتی که جریان از آن عبور می‌کند، تغییر کرده و در نتیجه مقدار مقاومت بین دو پایه، از صفر تا حداکثر مقدار ممکن تنظیم می‌شود.
انواع اصلی مقاومت‌های متغیر
مقاومت‌های متغیر را می‌توان بر اساس کاربرد و ساختار به دسته‌های مختلفی تقسیم کرد. سه نوع اصلی آن‌ها در جدول زیر آمده است:
| نام و نماد | توضیح | کاربرد نمونه |
|---|---|---|
| پتانسیومتر3 (Potentiometer) | سه پایه دارد. دو پایه دو سر مسیر مقاومتی و پایه سوم متصل به شستی متحرک است. برای تقسیم ولتاژ استفاده می‌شود. | کنترل صدا در رادیو، تنظیم روشنایی LED |
| ریوستات5 (Rheostat) | معمولاً دو پایه دارد. از یکی از دو سر مقاومت و پایه شستی استفاده می‌شود. برای کنترل مستقیم جریان به کار می‌رود. | کنترل سرعت موتورهای کوچک، دیمر لامپ‌های رشتوی قدیمی |
| تریمر6 (Trimmer) | نوعی پتانسیومتر کوچک است که برای تنظیمات یک‌باره یا نادر روی بردهای الکترونیکی استفاده می‌شود. | تنظیم حساسیت سنسورها در بردهای الکترونیکی |
ساخت یک دیمر ساده برای لامپ
بیایید یک کاربرد عملی را بررسی کنیم: ساخت یک مدار ساده برای کم و زیاد کردن نور یک لامپ کوچک. شما به یک باتری 9V، یک لامپ کوچک، سیم و یک پتانسیومتر (مثلاً با مقدار 10kΩ) نیاز دارید. پایه‌های پتانسیومتر را به صورت زیر به مدار وصل کنید: یکی از پایه‌های کناری به قطب مثبت باتری، پایه کناری دیگر به یک سر لامپ، و سر دیگر لامپ به قطب منفی باتری متصل شود. پایه وسط (شستی) را به همان پایه‌ای از لامپ که به باتری وصل است، متصل کنید. حالا با چرخاندن دسته پتانسیومتر، می‌بینید که چگونه نور لامپ از خاموشی تا حداکثر روشنایی تغییر می‌کند. این اتفاق به این دلیل می‌افتد که شما با تغییر مقاومت، مقدار جریان عبوری از لامپ را طبق قانون اهم کنترل می‌کنید.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
بله، اما این کار معمولاً به صرفه نیست و جای بیشتری می‌گیرد. مقاومت‌های متغیر برای زمانی که نیاز به تغییر مقدار داریم عالی هستند، اما برای مقادیر ثابت در یک مدار، از مقاومت‌های معمولی و ارزان‌تر استفاده می‌شود.
در این حالت، مدار بین دو پایه‌ای که استفاده می‌کنید، تقریباً مانند یک سیم معمولی عمل می‌کند و جریان زیادی می‌تواند از آن عبور کند. اگر مدار محافظی مانند فیوز نداشته باشد، این کار می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد و حتی سوختن قطعه یا منبع تغذیه شود.
پتانسیومتر معمولاً با هر سه پایه و برای «تقسیم ولتاژ» استفاده می‌شود. ریوستات معمولاً فقط با دو پایه (یک سر مقاومت و پایه شستی) و برای «کنترل جریان» به کار می‌رود. در بسیاری از موارد، یک پتانسیومتر را می‌توان به صورت ریوستات نیز سیم کشی کرد.
پاورقی
1مقاومت متغیر (Variable Resistor): قطعه‌ای که مقدار مقاومت الکتریکی آن را می‌توان به صورت مکانیکی (مثلاً با دست یا پیچ‌گوشتی) تغییر داد.
2مقاومت الکتریکی (Electrical Resistance): میزان مخالفت یک ماده با عبور جریان الکتریکی. واحد آن اهم (Ω) است.
3پتانسیومتر (Potentiometer): نوعی مقاومت متغیر سه‌پایه که عمدتاً برای تقسیم ولتاژ استفاده می‌شود.
4مدار الکتریکی (Electric Circuit): یک مسیر بسته که اجازه می‌دهد جریان الکتریکی از آن عبور کند.
5ریوستات (Rheostat): نوعی مقاومت متغیر که عمدتاً با دو پایه برای کنترل جریان به کار می‌رود.
6تریمر (Trimmer): یک پتانسیومتر کوچک برای تنظیمات نهایی و معمولاً یک‌باره روی بردهای چاپی.