Potentiomètre en rhéostat

Objectifs d'apprentissage

• Utilisation du rhéostat
• Câblage d'un potentiomètre en rhéostat
• Contrôle simple de la vitesse du moteur
• Utilisation d'un voltmètre sur un ampèremètre pour vérifier un circuit continu

Pièces et matériaux

• Batterie 6 volts
• Potentiomètre, monotour, 5 kΩ, cône linéaire (catalogue Radio Shack # 271-1714)
• Petit moteur « hobby », type à aimant permanent (catalogue Radio Shack n° 273-223 ou équivalent)

Pour cette expérience, vous aurez besoin d'un potentiomètre de valeur relativement faible, certainement pas plus de 5 kΩ.

Références croisées

Leçons En Circuits Électriques , Volume 1, chapitre 2 :« La loi d'Ohm »

Diagramme schématique

Illustration de câblage pour l'utilisation d'un potentiomètre comme rhéostat

Instructions pour le câblage du potentiomètre

Les potentiomètres trouvent leur application la plus sophistiquée en tant que diviseurs de tension, où la position de l'arbre détermine un rapport de division de tension spécifique.

Cependant, il existe des applications où nous n'avons pas nécessairement besoin d'un diviseur de tension variable, mais simplement d'une résistance variable :un dispositif à deux bornes.

Techniquement, une résistance variable est connue sous le nom de rhéostat , mais les potentiomètres peuvent fonctionner assez facilement comme des rhéostats.

Dans sa configuration la plus simple, un potentiomètre peut être utilisé comme rhéostat en utilisant simplement la borne d'essuie-glace et l'une des autres bornes, la troisième borne laissée déconnectée et inutilisée :

Déplacer la commande du potentiomètre dans la direction qui rapproche l'essuie-glace le plus proche de l'autre borne utilisée entraîne une résistance plus faible.

La direction du mouvement requise pour augmenter ou diminuer la résistance peut être modifiée en utilisant un autre jeu de bornes :

Attention cependant à ne pas utiliser les deux bornes extérieures, car cela n'entraînera aucun changement de résistance lorsque l'arbre du potentiomètre est tourné.

En d'autres termes, il ne fonctionnera plus comme une variable résistance :

Construisez le circuit comme indiqué dans le schéma et l'illustration, en utilisant seulement deux bornes sur le potentiomètre, et voyez comment la vitesse du moteur peut être contrôlée en ajustant la position de l'arbre.

Expérimentez avec différentes connexions de bornes sur le potentiomètre, en notant les changements dans le contrôle de la vitesse du moteur.

Si votre potentiomètre a une résistance élevée (telle que mesurée entre les deux bornes extérieures), le moteur peut ne pas bouger du tout tant que l'essuie-glace n'est pas très proche de la borne extérieure connectée.

Comme vous pouvez le voir, la vitesse du moteur peut être rendue variable à l'aide d'un rhéostat connecté en série pour modifier la résistance totale du circuit et limiter le courant total.

Cependant, cette méthode simple de contrôle de la vitesse du moteur est inefficace, car elle entraîne la dissipation (gaspillage) d'importantes quantités d'énergie par le rhéostat.

Un moyen beaucoup plus efficace de contrôle du moteur repose sur une « impulsion » rapide de la puissance du moteur, à l'aide d'un dispositif de commutation à grande vitesse tel qu'un transistor .

Une méthode similaire de contrôle de l'alimentation est utilisée dans les interrupteurs « gradateurs » d'éclairage domestique.

Malheureusement, ces techniques sont beaucoup trop sophistiquées pour être explorées à ce stade des expériences.

Lorsqu'un potentiomètre est utilisé comme rhéostat, la borne « inutilisée » est souvent connectée à la borne d'essuie-glace, comme ceci :

Au début, cela semble plutôt inutile, car cela n'a aucun impact sur le contrôle de la résistance. Vous pouvez vérifier ce fait par vous-même en insérant un autre fil dans votre circuit et en comparant le comportement du moteur avant et après le changement :

Si le potentiomètre est en bon état de fonctionnement, ce fil supplémentaire ne fait aucune différence.

Cependant, si jamais l'essuie-glace perd le contact avec la bande résistive à l'intérieur du potentiomètre, cette connexion garantit que le circuit ne s'ouvre pas complètement :qu'il y aura toujours un chemin résistif pour le courant à travers le moteur. Dans certaines applications, cela peut être important.

Les vieux potentiomètres ont tendance à souffrir de pertes de contact intermittentes entre l'essuie-glace et la bande résistive, et si un circuit ne peut pas tolérer la perte complète de continuité (résistance infinie) créée par cette condition, ce fil "supplémentaire" fournit une mesure de protection en maintenant continuité du circuit.

Vous pouvez simuler une telle « panne » de contact d'essuie-glace en déconnectant la borne centrale du potentiomètre du bornier, en mesurant la tension aux bornes du moteur pour s'assurer qu'il y a toujours du courant, même faible :

L'utilisation de la tension du moteur est une alternative plus sûre à la mesure du courant du circuit

Il aurait été valable de mesurer le courant du circuit au lieu de la tension du moteur pour vérifier un circuit terminé, mais c'est une méthode plus sûre car elle n'implique pas de couper le circuit pour insérer un ampèremètre en série.

Chaque fois qu'un ampèremètre est utilisé, il existe un risque de provoquer un court-circuit en le connectant à une source de tension importante, ce qui peut entraîner des dommages à l'instrument ou des blessures. Les voltmètres ne présentent pas ce risque de sécurité inhérent, et donc chaque fois qu'une mesure de tension peut être effectuée au lieu d'une mesure de courant pour vérifier la même chose, c'est le choix le plus judicieux.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail sur les potentiomètres