المقاومة المتغيرة وأنواعها وتطبيقاتها

المقاومة المتغيرة من أهم العناصر الموجودة في العديد من الأجهزة الكهربائية للتحكم في العديد من الأشياء مثل حجم الصوت أو شدة الإضاءة بكل سهولة ويسر. وتستخدم في الدوائر الكهربائية والمشاريع الإلكترونية.

وفي هذا المقال تم شرح طريقة عملها وأنواعها واستخداماتها وطرق توصيلها.

ما هي المقاومة المتغيرة

المقاومة المتغيرة (بالإنجليزية: Variable Resistors) هي أحد أنواع المقاومات الكهربائية والتي يمكن تغيير قيمتها من صفر إلى قيمة قصوى محددة، عن طريق تدوير قرص أو مقبض أو شيء آخر، ويمكن أن تحتوي على طرفين أو ثلاثة أطراف، لكن معظمها بها ثلاثة أطراف.

رمز المقاومة المتغيرة

يرمز للمقاومة المتغيرة بنفس رمز المقاومة الكهربائية وهو خط متعرج كالمنشار أو مستطيل، مع وجود سهم في المنتصف يشير لإمكانية تغير قيمتها مع احتلاف شكل السهم باختلاف نوع المقاومة كما في الصورة التالية:

طريقة عمل المقاومة المتغيرة

تمتلك المقاومة المتغيرة في العادة ثلاثة أطراف، ويتم استخدام اثنين منهما للحصول على قيمة متغيرة أحدهما متصل بطرف العنصر المقاوم، والآخر  متصل بقطعه متحركة. كما هو موضح في الصورة،

ومن خلال تدوير القطعة المتحركة والتي بدورها تحرك الطرف المتغير المتصل بها، يختلف موضع المقاومة. وكما تعلم أن المقاومة تعتمد على مساحة المقطع والطول والمقاومة النوعية للعنصر المقاوم. لذلك من خلال تغيير موضع الطرف المتغير، يختلف الطول وبالتالي تختلف قيمة المقاومة.

وافهم فكرة عمل المقاومة المتغيرة بشكل أكثر وضوحًا افترض أن لديك قطعة من معدن بطول محدد ولها مقاومة معينة بحسب خصائص المعدن، في هذه الحالة يكون لديك مقاومة ثابتة القيمة بين طرفي قطعة المعدن.

وفي حالة أنك احضرت سلك متحرك (ليس متصل بشكل ثابت ويمكنك تغيير مكانه) وقمت بتثبيته في منتصف قطعة المعدن، ستجد عند قياسك لقيمة المقاومة بين أحد طرفي قطعة المعدن وبين طرف السلك المتحرك الموضوع في المنتصف أن قيمة المقاومة مساوية لنصف القيمة الأصلية، لأن قيمة المقاومة تعتمد على طول المعدن، والسلك موضوع في المنتصف.

وهذي هي فكرة عمل المقاومة المتغيرة ببساطة، إذ تحتوي على شريط معدني بشكل دائري يمتلك طرفين تمثل قيمة المقاومة الكلية وطرف ثالث متحرك يمكنك تدويره وتثبيته في أي مكان على الشريط المعدني، وبهذا يمكنك التحكم في قيمة المقاومة بين الطرف المتحرك وأحد طرفي المقاومة المتغيرة.

أنواع المقاومة المتغيرة

من أهم أنواع المقاومة المتغيرة ما يلي:

المقاومة المجزئة للجهد POTENTIOMETER

هذه المقاومة يتم توصيلها في الدائرة بحيث تكون الأطراف الثابتة a و c متصلة مع مصدر الجهد أي أنها ستمثل في هذه الحالة مقاومة ثابتة مع المصدر وسيكون الجهد الواقع على طرفي المقاومة ثابت ولا يتأثر بتغيير الطرف المتحرك.

ويتم توصيل الحمل على التوازي مع أحد الأطراف الثابتة c و الطرف الثالث المتغير b من المقاومة، وفي هذه الحالة عند تغيير قيمة المقاومة المتصلة على التوازي مع الحمل سيتغير قيمة الجهد بين الطرف b المتحرك والثابت c، وهذا يعني أيضًا أن الجهد الواقع على الحمل سيتغير لأن الحمل متصل على التوازي مع الطرف المتغير من المقاومة، وكما تعرف فإن الجهد في حالة التوصيل على التوازي متساوي.

وتعطينا إمكانية التحكم بالجهد على الحمل وهذا سبب تسميتها مجزئ للجهد

المقاومة الريوستات Rheostat

مقاومة ريوستات هي مقاومة متغيرة تُستخدم للتحكم في التيار، وتركيبها مشابه جدًا لتركيب المقاومة المقسمة للجهد. ولكن الريوستات لها طرفين فقط، أحدهما متصل بالعنصر المقاوم والآخر متصل بالطرف المتحرك، ويتم توصيلها على التوالي مع الدائرة، وحتى لو كان لها ثلاثة أطراف يتم ربط الدائرة بأحد طرفي المقاومة الثابت وبالطرف المتغير، ويتم إهمال الطرف الثالث.

ومن خلال تغيير قيمة المقاومة يتغير التيار المار في الدائرة بحسب قانون أوم عند زيادة قيمة المقاومة يقل التيار والعكس عند انخفاض قيمة المقاومة. ولأنها تُستخدم لتحكم في التيار فيجب أن تتحمل تيارًا أكبر من مقاومة الـ POTENTIOMETER

المقاومة المضبوطة مسبقًا Preset

هذه المقاومة نسخة مصغرة من المقاومات المتغيره  وتعمل بنفس مبدأ عملها، لكن ليس لديها أي عمود أفقي بارز إلى الخارج للتحكم في قيمتها وعوضًا عنه يوجد برغي يمكن تغيره للتحكم في قيمتها.

ويتم تثبيتها مباشرة على لوحات الدوائر المطبوعة ويتم ضبطها فقط عند إنشاء الدائرة.

وهذه المقاومات أرخص بكثير من المقاومات المتغيرة الأخرى المتوفرة في السوق.

المقاومة الرقمية

المقاومة المتغيرة الرقمية (digital variable resistor) هي نوع من المقاومات المتغيرة تتميز بأن تغيير قيمتها لا يتم بواسطة حركة ميكانيكية ولكن بواسطة إشارات إلكترونية.

طريقة توصيل المقاومة المتغيرة

عند استخدامها للتحكم بالتيار كمقاومة ريوستات يتم توصيل طرف ثابت a أو c والطرف المتغير b مع الدئرة على التوالي ويظل الطرف الثالث مهمل بدون أن يتصل بأي نقطة. ومن خلال تغيير قيمة المقاومة يتغير التيار المار في الدائرة.

وعند توصيلها كمقاومة مجزئة للجهد يتم توصيل الأطراف الثابتة a و c مع الدائرة. ويتم توصيل طرف ثابت a أو c والطرف المتغير b مع الحمل أو الخرج الذي نريد أن نحصل فيه على جهد متغير وبالتجكم في المقاومة نستطيع أن نتحكم في قيمة الجهد.

تطبيقات واستخدامات المقاومات المتغيرة

تستخدم المقاومات المتغيرة بشكل أساسي للتحكم في قيمة الجهد والتيار.

وفيما يلي بعض من تطبيقاتها:

• يتم استخدامها للتحكم في سرعة محركات التيار المستمر.
• يتم استخدامها في الأجهزة الكهربائية مثل تغيير سرعة المروحة.
• يتم استخدامها في المعامل التعليمية والبحثية لإجراء التجارب.
• يتم استخدامها للتحكم في مستوى الصوت وشدة الإضاءة
• تُستخدم مقاومة الـPotentiometer للتحكم بالجهد
• تُستخدم مقاومة ريوستات للتحكم بالتيار

الفرق بين المقاومة الثابتة والمتغيرة

المقاومة الثابتة لها قيمة واحدة فقط ولا تتغير أبدًا (إلا بتأثير درجة الحرارة، أو مع طول عمر تشغيلها) ومن الأمثلة على ذلك المقاومة الكربونية، بينما المقاومة المتغيرة يتم صنعها بطريقة تمكننا من تغيير قيمتها يدويًا أو بشكل آلي، ومن الأمثلة على ذلك مقاومة الريوستات.

وتحتوي المقاومة الثابتة على طرفين أما المقاومة المتغيرة فتحتوي على ثلاثة أطراف في العادة.