Задание, страница 162 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

По рис. 110 поясните устройство и принцип действия переменного резистора.

Рис. 110. Переменный проволочный резистор

Устройство переменного резистора

Переменный резистор, также известный как потенциометр, представляет собой электромеханический компонент, позволяющий изменять свое сопротивление. Его устройство, показанное на рис. 110, включает в себя следующие основные части:

1. Резистивный элемент: Это неподвижная часть, выполненная в виде подковообразной дорожки из материала с высоким удельным сопротивлением (например, намотанная проволока, как в показанном проволочном резисторе, или слой проводящего пластика/кермета). К концам этого элемента подключены два неподвижных вывода (на диаграмме — выводы 1 и 3). Сопротивление между этими двумя выводами постоянно и равно номинальному сопротивлению переменного резистора ($R_{max}$).

2. Движок (подвижный контакт): Это токосъемный контакт (на диаграмме — "Движок"), который скользит по поверхности резистивного элемента. Он механически соединен с ротором.

3. Механизм управления: Состоит из оси ("Ротор") и надетой на нее "Ручки". Вращение ручки приводит к угловому перемещению ротора и, соответственно, движка вдоль резистивной дорожки.

4. Выводы: Три контакта для подключения к электрической цепи. Два крайних (1 и 3 на диаграмме) — это выводы резистивного элемента, а средний (2 на диаграмме) соединен с движком.

Условное графическое обозначение на схемах, показанное на рисунке, представляет собой прямоугольник с выводами по бокам (обозначены 1 и 2) и стрелкой (обозначена 3), символизирующей подвижный контакт. Выводы 1 и 2 на обозначении соответствуют крайним выводам 1 и 3 на диаграмме устройства, а стрелка 3 на обозначении — подвижному контакту (вывод 2 на диаграмме).

Ответ: Переменный резистор состоит из резистивного элемента с двумя крайними выводами, подвижного контакта (движка), скользящего по этому элементу и соединенного с центральным выводом, и механизма управления (ручки), который перемещает движок.

Принцип действия переменного резистора

Принцип работы переменного резистора основан на фундаментальной зависимости сопротивления проводника от его длины: $R = \rho \frac{l}{S}$, где $\rho$ — удельное сопротивление материала, $l$ — длина, а $S$ — площадь поперечного сечения.

Когда пользователь вращает ручку, движок перемещается по резистивному элементу. Это изменяет длину участка резистивного элемента, через который должен пройти ток, чтобы достичь подвижного контакта. Таким образом, сопротивление между средним выводом (2) и каждым из крайних выводов (1 и 3) изменяется.

Переменный резистор может использоваться в двух основных режимах:

1. В качестве реостата (регулятор тока): Для этого используются только два вывода — средний (2) и один из крайних (1 или 3). При вращении ручки сопротивление между этими двумя точками плавно изменяется в диапазоне от нуля до полного номинального сопротивления $R_{max}$. Это позволяет регулировать силу тока в цепи согласно закону Ома.

2. В качестве потенциометра (делитель напряжения): В этом режиме задействованы все три вывода. Входное напряжение $U_{вх}$ подается на крайние выводы (1 и 3). Выходное напряжение $U_{вых}$ снимается между средним выводом (2) и одним из крайних (например, 1). По мере перемещения движка от вывода 1 к выводу 3, выходное напряжение будет плавно меняться от 0 до $U_{вх}$ (в идеальном случае, без нагрузки). При этом сумма сопротивлений от движка до каждого из концов всегда постоянна: $R_{1-2} + R_{2-3} = R_{max}$.

Ответ: Принцип действия заключается в изменении сопротивления путем механического перемещения подвижного контакта (движка) вдоль резистивного элемента. Это изменяет активную длину проводящего пути, что позволяет плавно регулировать сопротивление, а следовательно, ток или напряжение в электрической цепи.