Biến trở là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến trở

1. Biến trở là gì?

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.
Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,…

là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,…

Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:

Hình ảnh 1: Biến trở là gì

2. Cấu tạo của biến trở

biến trở có cấu tạo gồm 3 bộ phận chính:
– Cuộn dây được làm bằng hợp kim có điện trở suất lớn
– Con chạy/chân chạy. Cho khả năng chạy dọc cuộn dây để làm thay đổi giá trị trở kháng.
– Chân ngõ ra gồm có 3 chân (3 cực). Trong số ba cực này, có hai cực được cố định ở đầu của điện trở. Các cực này được làm bằng kim loại. Cực còn lại là một cực di chuyển và thường được gọi là cần gạt. Vị trí của cần gạt này trên dải điện trở sẽ quyết định giá trị của biến trở.

Nhìn từ bên ngoài, chúng ta dễ dàng nhận thấycó cấu tạo gồm 3 bộ phận chính:- Cuộn dây được làm bằng hợp kim cósuất lớn- Con chạy/chân chạy. Cho khả năng chạy dọc cuộn dây để làm thay đổi giá trị trở kháng.- Chân ngõ ra gồm có 3 chân (3 cực). Trong số ba cực này, có hai cực được cố định ở đầu của điện trở. Các cực này được làm bằng kim loại. Cực còn lại là một cực di chuyển và thường được gọi là cần gạt. Vị trí của cần gạt này trên dảisẽ quyết định giá trị của biến trở.

Hình ảnh 2: Cấu tạo của biến trở

Các vật liệu có trở kháng là nguyên vật liệu chính được sử dụng để tạo ra những chiếc biến trở, cụ thể như sau.

• Carbon hay còn được gọi là biến trở than: Đây là vật liệu phổ biến nhất cấu thành từ những hạt carbon. Chi phí rẻ nên được sản xuất với số lượng lớn tuy nhiên độ chính xác không cao. 
• Dây cuốn: Loại dây này thường sử dụng dây Nichrome với độ cách điện cao. Do đó mà chúng được sử dụng trong các ứng dụng công suất cao đòi hỏi độ chính xác. Tuy nhiên độ phân giải của nhiên liệu này chưa thực sự tốt.
• Nhựa dẫn điện: Thường bắt gặp trong các ứng dụng âm thanh cao cấp. Tuy nhiên chi phí cao khiến chúng bị hạn chế.
  Cermet: Đây là loại vật liệu rất ổn định. Tuy nhiên tuổi thọ của chúng không cao và giá thành lớn.

Hình ảnh 3: Biến Trở được cấu tạo khá đơn giản với một trục xoay làm thay đổi điện trở

3. Nguyên lý hoạt động của biến trở

Đúng như tên gọi của nó là làm thay đổi điện trở, nguyên lý hoạt động chủ yếu của biến trở là các dây dẫn được tách rời dài ngắn khác nhau. Trên các thiết bị sẽ có vi mạch điều khiển hay các núm vặn. Khi thực hiện điều khiển các núm vặn các mạch kín sẽ thay đổi chiều dài dây dẫn khiến điện trở trong mạch thay đổi.

Thực tế việc thiết kế mạch điện tử luôn có một khoảng sai số, nên khi thực hiện điều chỉnh mạch điện người ta phải dùng biến trở, lúc này biến trở có vai trò phân áp, phân dòng trong mạch. Ví dụ: Biến trở được sử dụng trong máy tăng âm để thay đổi âm lượng hoặc trong chiếu sáng biến trở dùng để thay đổi độ sáng của đèn.

4. Các loại biến trở

Mỗi loại biến trở lại có những giá trị điện trở khác nhau. Chúng phụ thuộc vào vị trí của cực chạy trên dải điện trở. Do đó, chúng ta có thể điều chỉnh giá trị điện trở suất để kiểm soát điện áp cũng như dòng điện.

– Để làm được như vậy, ở giữa hai cực cố định của biến trở sẽ được đặt một dải điện trở. Cực thứ ba di động sẽ di chuyển trên dải điện trở đó.
Trong đó, trở kháng của vật liệu sẽ tỷ lệ thuận với chiều dài của vật liệu đó. Do đó, khi chúng ta thay đổi vị trí của cực thứ 3 trên dải điện trở cũng có nghĩa là thay đổi chiều dài vật liệu từ đó dẫn tới thay đổi giá trị của điện trở.
Hiện nay biến trở được chia làm 4 loại chính đó là:

1. Biến trở than
2. Biến trở tay quay
3. Biến trở con chạy
4. Biến trở dây cuốn

Hình ảnh 4: Một số loại biến trở phổ biến nhất hiện nay

5. Ứng dụng của biến trở trong thực tế

Hình ảnh 5: Biến trở được dùng như một chiếc áp để tăng giảm độ sáng của đèn LED

Một ứng dụng được dùng nhiều trong thực tế là biến trở làm chiếc áp để thay đổi độ sáng của đèn LED hoặc đèn 220V . Trong đó, biến trở làm nhiệm vụ thay đổi điện áp để tăng giảm độ sáng của đèn.

Hình ảnh 6: Biến trở làm nhiệm vụ thay đổi trở kháng để tăng hoặc giảm âm thanh

Chúng ta dùng rất nhiều thiết bị khuếch đại âm thanh và điều chỉnh lớn nhỏ bằng các Volume. Thật ra, các volume này chính là các biến trở đôi với độ chính xác cao được các nhà chế tạo tích hợp để thay đổi âm lượng.

Hình ảnh 7: Biến trở được dùng để điều chỉnh tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V

Trong công nghiệp, biến trở đóng vai trò quan trọng khi một thiết bị truyền tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V về trung tâm mà bị hư hỏng. Biến trở kết hợp với một bộ chuyển đổi biến trở sang 4-20mA sẽ được dùng để thay thế cho thiết bị hư hỏng để hệ thống được chạy tạm thời.