Potenciometër (instrument matës)

Një potenciometër është një instrument për matjen e tensionit ose 'diferencës potenciale' duke krahasuar një tension të panjohur me një tension referencë të njohur. Nëse përdoret një instrument tregues i ndjeshëm, shumë pak rrymë nxirret nga burimi i tensionit të panjohur. Meqenëse tensioni i referencës mund të prodhohet nga një ndarës i tensionit i kalibruar saktë, një potenciometër mund të sigurojë saktësi të lartë në matje. Metoda potenciometrike u përshkrua nga Johann Christian Poggendorff rreth vitit 1841 dhe u bë një teknikë standarde matëse ne laboratoře te ndryshme.

Në këtë rregullim, një pjesë e një tensioni të njohur nga një tel rrëshqitës rezistent krahasohet me një tension të panjohur me anë të një galvanometri . Kontakti rrëshqitës ose fshirësi i potenciometrit rregullohet dhe galvanometri lidhet shkurt midis kontaktit rrëshqitës dhe tensionit të panjohur. Vërehet devijimi i galvanometrit dhe rubinetit rrëshqitës rregullohet derisa galvanometri të mos devijojë më nga zero. Në atë pikë, galvanometri nuk tërheq rrymën nga burimi i panjohur, dhe madhësia e tensionit mund të llogaritet nga pozicioni i kontaktit rrëshqitës.

Kjo metodë e matjes së balancës zero është ende e rëndësishme në metrologjinë elektrike dhe punën e standardeve dhe përdoret gjithashtu në fusha të tjera të elektronikës.

Potenciometrat matëse ndahen në katër klasa kryesore të renditura më poshtë.

Parimi i funksionimit

Potenciometër dial, me galvanometër të integruar dhe burim tensioni referues

Parimi i një potenciometri është që potenciali i rënë në një segment nga teli me seksion kryq që mban një rrymë konstante është drejtpërdrejt proporcional me gjatësinë e tij. Potenciometri është një pajisje e thjeshtë që përdoret për të matur potencialet elektrike (ose për të krahasuar emf-në e një qelize). Një formë e potenciometrit është një tel uniform me rezistencë të lartë i ngjitur në një mbështetje izoluese, të shënuar me një shkallë matës lineare. Në përdorim, një burim i rregullueshëm i tensionit "E", me madhësi më të madhe se potenciali për t'u matur, është e lidhur nëpër tela në mënyrë që të kaloj një rrymë të qëndrueshme përmes tij.

Midis fundit të telit dhe çdo pike përgjatë tij do të jetë një potencial proporcional me gjatësinë e telit në atë pikë. Duke krahasuar potencialin në pikat përgjatë telit me një potencial të panjohur, mund të përcaktohet madhësia e potencialit të panjohur. Instrumenti i përdorur për krahasim duhet të jetë i ndjeshëm, por nuk duhet të jetë veçanërisht i kalibruar ose i saktë për sa kohë që devijimi i tij nga pozicioni zero mund të zbulohet lehtësisht.

Potenciometër me rrymë konstante

Një potenciometër po kalibrohet dhe më pas matet një tension i panjohur.



R ₁ është rezistenca e të gjithë telit të rezistencës. Koka e shigjetës përfaqëson fshirësin në lëvizje.

Në këtë qark, skajet e një teli me rezistencë uniforme R₁ lidhen me një furnizim të rregulluar DC V_S për t'u përdorur si ndarës i tensionit. Potenciometri fillimisht kalibrohet(rregullohet) duke vendosur fshirësin(shigjetën) në vendin e telit R₁ që korrespondon me tensionin e një qelize standarde në mënyrë që ${R_{2} \over R_{1}}={{\mbox{cell voltage}} \over V_{\mathrm {S} }}$

Përdoret një qelizë standarde elektrokimike, emf i së cilës është i njohur (p.sh. 1,0183 volt për një qelizë standarde Weston ).

Tensioni i furnizimit V_S rregullohet më pas derisa galvanometri të tregojë zero, duke treguar se voltazhi në R₂ është i barabartë me tensionin standard të qelizës.

Një tension i panjohur DC, në seri(rend) me galvanometrin, lidhet më pas me fshirësin rrëshqitës, përmes një seksioni me gjatësi të ndryshueshme R₃ të telit të rezistencës. Fshirësja lëvizet derisa asnjë rrymë të mos rrjedhë brenda ose jashtë burimit të tensionit të panjohur "x", siç tregohet nga galvanometri në seri me tensionin e panjohur. Tensioni në seksionin e zgjedhur R₃ të telit është atëherë i barabartë me tensionin e panjohur. Hapi i fundit është llogaritja e tensionit të panjohur nga fraksioni i gjatësisë së telit të rezistencës që ishte lidhur me tensionin e panjohur.

Galvanometri nuk ka nevojë të kalibrohet, pasi funksioni i tij i vetëm është të lexojë zero ose jo zero. Kur matet një tension i panjohur dhe galvanometri lexon zero, asnjë rrymë nuk tërhiqet nga tensioni i panjohur dhe kështu leximi është i pavarur nga rezistenca e brendshme e burimit, sikur nga një voltmetër me rezistencë të pafundme.

Për shkak se teli i rezistencës mund të bëhet shumë uniform në seksion kryq dhe rezistencë, pozicioni i fshirësit mund të matet lehtësisht, kjo metodë mund të përdoret për të matur tensionet e panjohura DC më të mëdha se ose më pak se tensioni kalibrimi i prodhuar nga një qelizë standarde pa tërhequr asnjë rrymë nga qeliza standarde.

Nëse potenciometri është i lidhur me një furnizim DC me tension konstant, si p.sh. një bateri plumb-acid, atëherë një rezistencë e dytë e ndryshueshme (nuk tregohet) mund të përdoret për të kalibruar potenciometrin duke ndryshuar rrymën përmes telit të rezistencës R₁ .

Nëse gjatësia e telit të rezistencës R₁ është AB, ku A është skaji (-) dhe B është skaji (+), dhe fshirësja e lëvizshme është në pikën X në një distancë AX në pjesën R₃ të telit të rezistencës kur galvanometri jep një lexim zero për një tension të panjohur, distanca AX matet ose lexohet nga një shkallë e printuar paraprakisht pranë telit të rezistencës. Tensioni i panjohur më pas mund të llogaritet: $V_{U}=(Calibration\ Cell\ Voltage){AX \over AB}$

Potenciometër me rezistencë konstante

Potenciometri i rezistencës konstante është një variacion i idesë bazë në të cilën një rrymë e ndryshueshme ushqehet përmes një rezistence fikse. Këto përdoren kryesisht për matje në intervalin milivolt dhe mikrovolt.

Potenciometër mikrovolt

Kjo është një formë e potenciometrit të rezistencës konstante të përshkruar më sipër, por e krijuar për të minimizuar efektet e rezistencës së kontaktit dhe emf-se termike. Kjo pajisje përdoret në mënyrë të kënaqshme deri në lexime prej 1000 nV ose më shumë.

Potenciometër termoelement

Një tjetër zhvillim i llojeve standarde ishte 'potenciometri termoçift' i përshtatur veçanërisht për matjen e temperaturës me termoçift . Potenciometrat me përdorimin termoçift matin gjithashtu temperaturën në të cilën lidhen telat e termoçiftit, në mënyrë që kompensimi i lidhjes së ftohtë të mund të aplikohet për të korrigjuar EMF-në e matur të dukshme në temperaturën standarde të lidhjes së ftohtë prej 0 gradë C.

Kimi analitike

Për të bërë një përcaktim potenciometrik të një analiteti në një tretësirë, matet potenciali i qelizës. Kjo matje duhet të korrigjohet për potencialet e referencës dhe kryqëzimit. Mund të përdoret gjithashtu edhe në metodat e standardizimit. Përqendrimi i analitit mund të llogaritet më pas nga ekuacioni Nernst . Ekzistojnë shumë lloje të këtij parimi bazë për matjet sasiore.

Ura metër

Një urë matës është një lloj i thjeshtë potenciometri që mund të përdoret në laboratorët shkencorë të shkollave për të demonstruar parimin e matjes së rezistencës me mjete potenciometrike. Një tel rezistence vendoset përgjatë gjatësisë së një rregulli njehsor dhe kontakti me telin bëhet përmes një galvanometri nga një rrëshqitës. Kur galvanometri lexon zero, raporti midis gjatësisë së telit majtas dhe djathtas të rrëshqitësit është i barabartë me raportin midis vlerave të një rezistence të njohur dhe të panjohur në një qark paralel.

Shiko gjithashtu

• Potenciometër (ndarës i tensionit)
• Ura Wheatstone

Linqe te jashtme

• Fotografitë e matjes së potenciometrave Arkivuar 4 tetor 2009 tek Wayback Machine
• Pajisjet e kalibrimit elektrik duke përfshirë potenciometra të ndryshëm matës