Potentiomètre en tant que diviseur de tension

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Deux piles 6 volts
• Crayon à charbon « mine » pour un crayon de style mécanique
• Potentiomètre, monotour, 5 kΩ à 50 kΩ, cône linéaire (catalogue Radio Shack n° 271-1714 à 271-1716)
• Potentiomètre, multitour, 1 kΩ à 20 kΩ (catalogue Radio Shack n° 271-342, 271-343, 900-8583 ou 900-8587 à 900-8590)

Les potentiomètres sont des diviseurs de tension variables avec un axe ou une commande coulissante pour régler le rapport de division.

Ils sont fabriqués en versions à montage sur panneau ainsi qu'à montage sur maquette (carte de circuit imprimé).

N'importe quel style de potentiomètre suffira pour cette expérience.

Si vous récupérez un potentiomètre d'une vieille radio ou d'un autre appareil audio, vous obtiendrez probablement ce qu'on appelle un cône audio potentiomètre.

Ces potentiomètres présentent une relation logarithmique entre le rapport de division et la position de l'arbre.

En revanche, un linéaire le potentiomètre présente une corrélation directe entre la position de l'arbre et le rapport de division de tension.

Je recommande fortement un potentiomètre linéaire pour cette expérience, et pour la plupart des expériences en général.

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 1, chapitre 6 : « Circuits diviseurs et lois de Kirchhoff »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Pour illustrer comment utiliser Voltmètre
• Pour illustrer comment utiliser l'ohmmètre
• Pour montrer la conception et la fonction du diviseur de tension
• Pour illustrer comment les tensions s'additionnent en série

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Commencez cette expérience avec le circuit du crayon « plomb ». Les crayons utilisent une tige faite d'un mélange de graphite et d'argile, et non de plomb (le métal), pour faire des marques noires sur le papier.

Le graphite, étant un conducteur électrique médiocre, agit comme une résistance connectée aux bornes de la batterie par les deux cavaliers en pince crocodile.

Connectez le voltmètre comme indiqué et touchez la sonde de test rouge à la tige de graphite. Déplacez la sonde rouge le long de la tige et notez le changement d'indication du voltmètre.

Quelle position de sonde donne la meilleure indication de tension ?

Essentiellement, la canne agit comme une paire de résistances, le rapport entre les deux résistances établi par la position de la pointe de touche rouge sur la longueur de la tige :

Maintenant, changez la connexion du voltmètre au circuit afin de mesurer la tension aux bornes de la « résistance supérieure » ​​de la mine du crayon, comme ceci :

Déplacez la position de la sonde de test noire le long de la tige, en notant l'indication du voltmètre.

Quelle position donne la plus grande chute de tension pour le compteur à mesurer ? Cela diffère-t-il de l'arrangement précédent? Pourquoi ?

Les potentiomètres fabriqués renferment une bande résistive à l'intérieur d'un boîtier en métal ou en plastique, et fournissent une sorte de mécanisme pour déplacer un « racleur » sur toute la longueur de cette bande résistive.

Voici une illustration de la construction d'un potentiomètre rotatif :

Certains potentiomètres rotatifs ont une bande résistive en spirale et un racleur qui se déplace axialement lorsqu'il tourne, de manière à nécessiter plusieurs tours de l'arbre pour entraîner le racleur d'un bout à l'autre de la plage du potentiomètre. Les potentiomètres multitours sont utilisés dans les applications où un réglage précis est important.

Les potentiomètres linéaires contiennent également une bande résistive, la seule différence étant le sens de déplacement de l'essuie-glace.

Certains potentiomètres linéaires utilisent un mécanisme à glissière pour déplacer l'essuie-glace, tandis que d'autres une vis, pour faciliter le fonctionnement à plusieurs tours :

Il convient de noter que tous les potentiomètres linéaires n'ont pas les mêmes affectations de broches. Sur certains, la broche du milieu est l'essuie-glace.

Configurez un circuit à l'aide d'un potentiomètre fabriqué, pas celui « fait maison » fabriqué à partir d'une mine de crayon.

Vous pouvez utiliser n'importe quelle forme de construction qui vous convient. Mesurez la tension de la batterie tout en alimentant le potentiomètre et notez ce chiffre de tension sur papier.

Mesurez la tension entre l'essuie-glace et l'extrémité du potentiomètre connectée au côté négatif (-) de la batterie.

Ajustez le mécanisme du potentiomètre jusqu'à ce que le voltmètre enregistre exactement 1/3 de la tension totale. Pour une batterie de 6 volts, ce sera environ 2 volts.

Maintenant, connectez deux batteries dans une configuration d'aide en série, pour fournir environ 12 volts à travers le potentiomètre.

Mesurez la tension totale de la batterie, puis mesurez la tension entre les deux mêmes points du potentiomètre (essuie-glace et côté négatif).

Divisez la tension de sortie mesurée du potentiomètre par la tension totale mesurée. Le quotient doit être de 1/3, le même rapport de division de tension que celui défini précédemment :

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail sur les potentiomètres
• Fiche de travail des circuits diviseurs de tension
• Feuille de travail sur les équations simultanées pour l'analyse de circuits