Как на схеме обозначается реостат

В статье рассмотрим, как на электрических схемах обозначается реостат — элемент для регулирования сопротивления в цепях. Понимание обозначений и принципов работы реостата упростит проектирование и анализ электрических схем. Эта информация полезна студентам электротехники и практикующим инженерам.

Как обозначаются реостаты?

В данном контексте нас интересуют символы, расположенные во втором ряду, напротив английского термина “Variable Resistors”, что переводится как “Переменные резисторы”.

Первая пара символов (User Control) представляет собой сам переменный резистор или реостат. Вторая пара, по сути, выполняет ту же функцию, но предназначена для одноразового использования. Вы собираете схему, настраиваете необходимое сопротивление на длительный срок и можете “забыть” о нем. Тем не менее, такое устройство также можно использовать как реостат (например, в качестве регулятора громкости), но для этого потребуется адаптировать к нему ручку управления.

Эксперты в области электротехники отмечают, что реостат, как элемент электрической схемы, обозначается специфическим образом. Обычно его изображают в виде резистора с переменной величиной сопротивления, что позволяет регулировать ток в цепи. На схемах реостат может быть представлен как прямоугольник с двумя выводами, к которым добавляются стрелки, указывающие на возможность изменения сопротивления. В некоторых случаях используется символ, напоминающий обычный резистор, но с дополнительной линией, обозначающей подвижный контакт. Такой подход позволяет инженерам и техникам быстро идентифицировать реостат и его функциональные возможности, что особенно важно при проектировании и анализе электрических цепей. Правильное обозначение реостата способствует более эффективному взаимодействию специалистов и упрощает процесс диагностики и ремонта электрических систем.

https://youtube.com/watch?v=UQC-t2CnSTA

§ 13. Резисторы

Тип схемы	Обозначение реостата	Описание
Принципиальная электрическая схема		Переменный резистор с двумя выводами, один из которых подключен к подвижному контакту. Стрелка указывает на возможность изменения сопротивления.
Монтажная схема		Может быть изображен как прямоугольник с выводами, а рядом может быть указан тип (например, “СП3-9”) и номинальное сопротивление.
Схема подключения		Аналогично принципиальной схеме, но с акцентом на физическое подключение к другим элементам цепи.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о том, как на схемах обозначается реостат:

1. Символ реостата: На электрических схемах реостат обычно обозначается как резистор с дополнительной линией, которая указывает на переменную часть сопротивления. Это позволяет легко отличить его от фиксированных резисторов.

2. Применение в схемах: Реостаты часто используются в схемах для регулировки тока и напряжения. Например, они могут применяться в светильниках для изменения яркости света или в электродвигателях для управления скоростью вращения.

3. Историческое значение: Реостаты были широко использованы в ранних электрических устройствах, таких как радиоприемники и старые модели электрических автомобилей. С развитием технологий и появлением более современных методов регулирования, таких как транзисторы и микроконтроллеры, использование реостатов стало менее распространенным, но они все еще находят применение в некоторых областях.

https://youtube.com/watch?v=K5jOCzQI-Bk

1. Что такое резистор? Как он обозначается на схемах?

Элемент электрической цепи, имеющий сопротивление.

2. Что такое реостат?

2. Реостат — резистор с переменным сопротивлением.

https://youtube.com/watch?v=BX9anSA1g2k

3. Какие виды реостатов вы знаете? Чем они отличаются друг от друга?

3. 1) Рычажный реостат, в котором сопротивление изменяется ступенчато.

2) Ползунковый — сопротивление изменяется постепенно.

4. Как обозначается реостат на схемах?

5. Зачем нужны реостаты?

5. Чтобы подбирать нужное сопротивление.

6. В какую сторону следует передвинуть рычаг реостата, изображенного на рисунке 35, чтобы его сопротивление уменьшилось?

7. В какую сторону следует переместить ползунок реостата, изображенного на рисунке 36, чтобы его сопротивление увеличилось?

Решебник по физике для 9 класса (авторы С.В. Громов, Н.А. Родина, 2000 год), задача №13 из раздела «Ответы на вопросы. Глава 1. Электрические явления».

Реостаты

Когда мы собираем электрическую цепь и замыкаем ее, возникает электрический ток. Его характеризует величина, называемая силой тока. При последовательном соединении элементов она будет одинакова на всех участках цепи ($I = I_1 = I_2 = … = I_n$), а при параллельном — разветвляться ($I = I_1 + I_2 + … + I_n$). Но мы не можем изменить величину силы тока в цепи или на ее участке, не поменяв проводники или источник тока.

Тем не менее при проведении экспериментов было бы удобно иметь возможность изменять силу тока в цепи и следить за изменениями, которые при этом будут происходить. Также это удобно в различных электрических приборах и устройствах. Например, регулируя громкость звука аудиоустройств, мы меняем силу тока в их динамиках. Изменяя силу тока в электродвигателе швейной машинки, мы можем регулировать скорость его вращения.

В большинстве случаев для изменения силы тока в цепи используется специальный прибор — реостат. Именно об этом приборе мы и поговорим на данном уроке. Мы рассмотрим его устройство и действие, правила подключения в цепь.

Устройство простейшего реостата

Чтобы разобраться в принципе работы реостата, давайте рассмотрим его простейший вариант.

Для этого нам понадобится проволока с высоким удельным сопротивлением, например, нихромовая. Подключим ее последовательно в электрическую цепь, состоящую из источника тока, переключателя и амперметра. Сделаем это, используя контакты A и B (см. рисунок 1).

Мы можем перемещать один из контактов — B. С его помощью мы сможем изменять длину участка проволоки AB, который включен в цепь. При этом другой участок проволоки не будет задействован.

Когда мы изменяем длину участка AB, изменяется и сопротивление всей цепи. Как это происходит?

Изменяя длину проволоки, включенной в цепь, мы изменяем ее сопротивление ($R = frac{rho l}{A}$). Это, в свою очередь, влияет на общее сопротивление цепи и, соответственно, на силу тока, протекающего в ней.

Ползунковый реостат

Те реостаты, которые применяются на практике, имеют более удобную и компактную форму. Они также содержат в своей основе проволоку с большим удельным сопротивлением.

Почему в реостатах используют проволоку с большим сопротивлением? Взглянем еще раз на формулу для расчета сопротивления проводника: $R = frac$. Если у нас будет проводник с малым удельным сопротивлением, то он должен быть очень длинным. Это не всегда удобно при изготовлении реостатов.

При проведении лабораторных работ вы чаще всего будете использовать ползунковый реостат (рисунок 2).

Как устроен ползунковый реостат? В этом реостате стальная проволока 1 намотана на керамический цилиндр. То есть сам цилиндр проводить ток не будет, так как он сделан из диэлектрика. Сама проволока тоже покрыта диэлектриком — окалиной. Это сделано для того, чтобы витки были изолированы друг от друга.

Над такой обмоткой расположен металлический стержень 2. К нему крепится ползунок 3, который своими контактами 4 прижат к обмотке. Этот ползунок мы можем передвигать.

Когда мы его передвигаем, слой окалины на проволоке стирается, и ток проходит через ползунок и металлический стержень.

Реостат имеет две клеммы. Одна находится на конце металлического стержня ( клемма 5), а вторая соединена с одним из концов обмотки и расположена на корпусе реостата ( клемма 6). С помощью этих клемм реостат включают в цепь.

Использование реостата

При перемещении ползунка вдоль стержня происходит изменение сопротивления всего реостата. Это означает, что ползунок позволяет нам регулировать сопротивление в цепи, увеличивая или уменьшая его. Изменяя сопротивление, мы также влияем на силу тока в цепи.

Когда мы сдвигаем ползунок и уменьшаем длину активной обмотки, сила тока в цепи возрастает ($I = frac$). Если же ползунок переместить в другую сторону, длина подключенной обмотки увеличится, что приведет к снижению силы тока.

Каждый реостат имеет определенные параметры сопротивления и максимально допустимой силы тока, которые указаны на самом устройстве.

Не рекомендуется превышать максимально допустимое значение силы тока. Это может привести к сильному нагреву обмотки, а в некоторых случаях даже к ее перегреву. В результате реостат может выйти из строя.

Реостаты имеют свой уникальный символ для обозначения на схемах электрических цепей (см. рисунок 3). Этот символ четко указывает направление, в котором следует перемещать ползунок реостата для увеличения сопротивления в цепи (вправо).

В редких случаях можно встретить иное обозначение реостата (см. рисунок 4).

Подключение реостата в электрическую цепь

Реостат включается в электрическую цепь последовательно. Пример такой цепи с подсоединенным реостатом изображен на схеме (рисунок 5).

Зажимы 1 и 2 подключаются к источнику тока. Им может быть как аккумулятор или гальванический элемент, так и розетка.

Если мы увеличим сопротивление реостата, то накал лампочки (на рисунке 4) уменьшится. Значит, сила тока тоже уменьшится. И, наоборот, при уменьшении сопротивления реостата лампочка будет гореть ярче.

Такой способ довольно часто используют в выключателях для регулировки интенсивности освещения.

Путь тока по реостату, включенному в цепь

На рисунке 6 изображен путь тока через реостат, когда клеммы 1 и 2 включены в цепь. Электрический ток проходит через обмотку реостата, затем, проходя через скользящий контакт ползунка, он движется по металлическому стержню и возвращается обратно в электрическую цепь.

Упражнения

Упражнение №1

На рисунке 7 представлен реостат, который позволяет изменять сопротивление в электрической цепи не плавно, а ступенчато — с резкими переходами. Внимательно изучите изображение и проанализируйте, как функционирует такой реостат.

Данный реостат называется рычажным. В его нижней части находится специальный рычаг, который позволяет подключать в цепь различное количество проводников (спиралей), соединенных последовательно. Суммарное сопротивление и, соответственно, сила тока в цепи будут зависеть от числа включенных спиралей.

Упражнение №2

Если каждая спираль реостата (рисунок 7) имеет сопротивление, равное $3 space Ом$, то какое сопротивление будет введено в цепь при положении переключателя, изображенном на рисунке? Куда надо поставить переключатель, чтобы с помощью этого реостата увеличить сопротивление цепи еще на $18 space Ом$?

Спирали (проводники) соединены последовательно. Значит, суммарное сопротивление будет рассчитывать по формуле: $R = R_1 + R_2 + … + R_n$.

Посмотрим, сколько проводников включены в цепь при положении рычага на рисунке 7. В цепь включены 4 спирали (рисунок 8).

Так как сопротивление каждой спирали равно $3 space Ом$, мы можем записать: $R = 3 space Ом + 3 space Ом + 3 space Ом + 3 space Ом = 3 space Ом cdot 4 = 12 space Ом$. Значит, в цепь будет введено сопротивление, равное $12 space Ом$.

Чтобы ответить на второй вопрос, определим количество спиралей, которые дадут сопротивление в $18 space Ом$: $n = frac = frac<18 space Ом> <3 space Ом>= 6$.

Посмотрим на рисунок 7 или 8. Чтобы включить в цепь еще 6 спиралей, нужно передвинуть рычаг в крайнее правое положение (рисунок 9).

Упражнение №3

В цепь входят: источник тока, переключатель, электрическая лампа и ползунковый реостат. Изобразите схему данной цепи. Как следует переместить ползунок реостата, чтобы увеличить яркость лампы?

Схема этой цепи представлена на рисунке 10.

Для того чтобы лампа светилась ярче, необходимо повысить силу тока в цепи. Это можно сделать, снизив сопротивление ($I = frac$). Для этого следует переместить ползунок реостата влево. Таким образом, мы сократим длину обмотки, включенной в цепь, что приведет к уменьшению сопротивления ($R = frac$).

Упражнение №4

Требуется изготовить реостат на $20 space Ом$ из никелиновой проволоки площадью сечения $3 space мм^2$. Какой длины проволока потребуется для этого?

Дано: $R = 20 space Ом$ $S = 3 space мм^2$ $rho = 0.4 frac<Ом cdot мм^2><м>$

Показать решение и ответ

Решение:

Запишем формулу для расчета сопротивления проводника: $R = frac$.

Получается, что для изготовления реостата на $20 space Ом$ потребуется $150 space м$ никелиновой проволоки.

Принцип действия реостата и его предназначение

Реостат, также известный как переменный резистор, представляет собой устройство с изменяемым сопротивлением. Изменяя уровень сопротивления реостата, можно регулировать напряжение и силу тока в электрической цепи.

Реостат в защитном корпусе:

Чем реостат отличается от резистора

Резистор в отличие от реостата имеет постоянное сопротивление. Реостат со ступенчатой регулировкой может заменить собой несколько резисторов, и довольно большое количество резисторов, если имеет плавную регулировку.

Принцип действия

Принцип работы реостата основан на законе Ома, который описывает взаимосвязь между силой тока I, напряжением U и сопротивлением R.

Ключевыми элементами конструкции реостата являются:

• трубка (пустотелый стержень) из диэлектрического материала, чаще всего керамики;
• металлическая проволока, намотанная на трубку виток за витком, с выводами на контакты с обеих сторон трубки;
• металлическая штанга, расположенная над трубкой, с контактом на одной из сторон;
• ползунок, который фиксируется на штанге и перемещается вдоль нее;
• ползунок соприкасается с проводником через скользящий контакт, выполненный из графита, или колесико для снижения износа витков.

На иллюстрации стрелка указывает направление электрического тока. Если ползунок переместить в крайнее левое положение, сопротивление устройства будет минимальным, так как ток пройдет через наименьшее количество витков.

Когда ползунок находится в центральной позиции, это означает, что ток проходит через половину проводника. Если же ползунок окажется в крайнем правом положении, длина задействованного проводника будет максимальной, и реостат достигнет наибольшего сопротивления из всех возможных значений.

Разновидности реостатов

Какие бывают по назначению

Реостаты применяются для следующих целей:

• снижения тока при запуске электродвигателя — пусковые;
• в системах постоянного тока и при переменном напряжении, особенно в асинхронных электродвигателях с фазным ротором — пускорегулирующие;
• формирования нужного сопротивления в электрической цепи — нагрузочные;
• поглощения избыточной энергии, например, во время торможения электродвигателя — балластные.

По материалу проводника

Реостаты отличаются по материалу из которого изготовлен проводник:

• проволочные металлические из сплавов с высоким удельным сопротивлением (нихром, константан, никелин), получившие наибольшее распространение;
• из неметаллических проводящих материалов (графита и композитов на основе углерода) — пленочные или объемные;
• ламповые с угольной или металлической нитью накаливания; лампы реостата параллельно подключены в цепь, и от количества ламп, включенных одновременно, зависит общее сопротивление прибора. Ламповые реостаты практически не применяются, так как их сопротивление зависит от степени разогрева нитей накаливания, что делает их недостаточно точными. Сейчас их используют в образовательных целях: в лабораториях и на уроках физики;
• керамические — чаще всего используются при небольших мощностях;
• жидкостные — представляют собой емкость с электролитом и погруженными в нее металлическими пластинами; величина сопротивления реостата регулируется при передвижении пластин: увеличивается с увеличением расстояния между пластинами и уменьшается при увеличении площади погруженной в электролит поверхности пластин. В жидкостных реостатах изменяется как длина, так и сечение проводника, благодаря этому они имеют максимально плавное регулирование. С помощью жидкостных реостатов управляют двигателями во взрывоопасной среде.

По конструктивному исполнению

Реостаты классифицируются по конструкции на две основные категории: с плавной и со ступенчатой регулировкой.

Реостаты с плавной регулировкой:

• реохорды — это простейшие устройства, представляющие собой натянутую проволоку, закрепленную на раме, с подвижным контактом, подключенным к ней. На раме имеется шкала, которая показывает сопротивление в Омах на единицу длины проволоки;
• ползунковые реостаты — проволока, изготовленная из сплава с высоким удельным сопротивлением, наматывается в один слой виток к витку на полый диэлектрический стержень. Витки изолированы друг от друга слоем окалины, получаемой в процессе производства проволоки. Ползунок с контактом перемещается вдоль стержня, соскребая окалину, что позволяет электрическому току проходить от проволоки к ползунку. Чем больше витков между контактами, тем выше сопротивление. Хотя у такого реостата есть шаг изменения сопротивления, он минимален; общее количество шагов соответствует количеству витков проволоки. Эти реостаты часто используются в образовательных целях, так как наглядно иллюстрируют принцип их работы;
• торообразные реостаты имеют проводник, расположенный по окружности, и вращающийся движок, который выполняет функцию ползунка. Угол поворота обычно составляет 270°. Такие устройства применяются в промышленности и электротранспорте; как и ползунковые, они позволяют изменять сопротивление практически без разрыва цепи;
• реостаты в виде блока, состоящие из двух или более соединенных реостатов.

Реостаты со ступенчатой регулировкой:

• рычажные реостаты — резисторы размещены на специальной раме, и переключение между ними осуществляется с помощью рычага, который подключает определенное количество резисторов в цепь. Основным недостатком является отсутствие плавной регулировки и то, что каждое переключение приводит к разрыву цепи;
• штепсельные реостаты — для изменения сопротивления штепсель устанавливается в одно из гнезд. Их особенностью является то, что при изменении параметров цепь не разрывается. Когда штепсель находится в перемычке, большая часть тока проходит мимо резистора. Количество возможных вариантов подключения зависит от размера магазина. Извлечение штепселя перенаправляет ток в резистор;
• фишечные реостаты — в этих устройствах отдельные секции замыкаются накоротко с помощью специальных фишек;
• ламповые реостаты — в этих реостатах происходит отключение ламп из цепи.

Как обозначается на схеме, особенности включения в цепь

Реостат подключают к электрической цепи только последовательно. В некоторых случаях возможно параллельное подключение двух реостатов. Один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется сопротивление.

Изображение реостата на схеме цепи:

На этой схеме R обозначает наличие сопротивления, стрелка схематически изображает подключение контакта к ползунку и возможность изменения сопротивления.

Также возможно изображение реостата как прямоугольника с диагональной стрелкой. Направление стрелки указывает, что сопротивление увеличивается при движении ползунка слева направо.

Другие способы схематического изображения реостатов:

Где применяются реостаты

Реостаты представляют собой многофункциональные устройства, которые находят свое применение в ситуациях, когда требуется контролировать силу тока или напряжение. Эти приборы активно используются в различных отраслях, включая промышленность, технические сферы и автомобилестроение.

8. Как выбрать реостат для конкретного применения?

Выбор реостата для конкретного применения требует учета нескольких ключевых факторов, которые помогут обеспечить его эффективную работу и долговечность. Прежде всего, необходимо определить основные параметры, такие как сопротивление, мощность и тип реостата.

1. Сопротивление: Сопротивление реостата должно соответствовать требованиям вашей схемы. Оно может варьироваться в зависимости от того, какую нагрузку вы планируете подключить. Для этого важно знать, какое значение сопротивления необходимо для достижения желаемого тока или напряжения в цепи. Сопротивление реостата обычно указывается в омах (Ω) и может быть фиксированным или переменным.

2. Мощность: Мощность реостата, измеряемая в ваттах (Вт), должна быть достаточной для того, чтобы выдерживать максимальную нагрузку, которая может возникнуть в процессе работы. При выборе реостата рекомендуется выбирать устройство с запасом по мощности, чтобы избежать перегрева и повреждения. Например, если ваша схема требует 10 Вт, лучше выбрать реостат с мощностью 15 Вт или более.

3. Тип реостата: Существуют различные типы реостатов, включая проводные, угольные и пленочные. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Проводные реостаты, как правило, более надежны и долговечны, но могут занимать больше места. Угольные реостаты имеют меньшие размеры, но могут быть менее устойчивыми к перегреву. Пленочные реостаты обеспечивают высокую точность, но могут быть более чувствительными к внешним условиям.

4. Условия эксплуатации: Условия, в которых будет использоваться реостат, также играют важную роль. Если реостат будет работать в условиях высокой температуры, влажности или пыли, необходимо выбирать модели, которые имеют соответствующую защиту. Например, для работы в агрессивной среде могут потребоваться реостаты с герметичным корпусом.

5. Регулировка: Если вам необходимо изменять сопротивление в процессе работы, стоит обратить внимание на реостаты с ручной или автоматической регулировкой. Ручные реостаты позволяют пользователю самостоятельно настраивать сопротивление, в то время как автоматические могут изменять его в зависимости от условий работы.

6. Размер и монтаж: Размер реостата также важен, особенно если пространство в вашем устройстве ограничено. Убедитесь, что выбранный реостат подходит по размеру для вашего проекта и может быть удобно установлен. Некоторые модели могут требовать специального крепления или монтажной платы.

В заключение, правильный выбор реостата зависит от множества факторов, включая его технические характеристики, условия эксплуатации и требования к регулировке. Тщательный анализ этих аспектов поможет вам выбрать наиболее подходящее устройство для вашего конкретного применения.

Вопрос-ответ

Какова схема реостата?

Доступны два символа реостата: американский и международный. Символ американского стандарта представлен тремя выводами и зигзагообразными линиями, а символ международного стандарта — прямоугольным блоком с тремя выводами.

Какую информацию указывают на реостате?

На реостатах указываются сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока, превышение которого может вызвать перегорание обмотки.

Что такое реостат на схеме?

Реостатом называется устройство, дающее возможность изменять сопротивление электрической цепи и тем самым регулировать в ней величину тока. Реостаты по своей конструкции подразделяются на проволочные и непроволочные.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите основные символы электрических схем, включая обозначение реостата. Это поможет вам быстрее ориентироваться в схемах и понимать, как реостат взаимодействует с другими компонентами.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на контекст, в котором используется реостат. В зависимости от схемы, его обозначение может варьироваться, поэтому важно понимать, какую функцию он выполняет в конкретной цепи.

СОВЕТ №3

Практикуйтесь в чтении и рисовании схем. Чем больше вы будете работать с электрическими схемами, тем легче вам будет запомнить, как обозначается реостат и другие элементы.

СОВЕТ №4

Используйте онлайн-ресурсы и справочники по электрическим схемам. Многие из них содержат подробные объяснения и примеры, которые помогут вам лучше понять, как правильно интерпретировать обозначения.