Потенциометр
Это понятие впервые встречается на программе «Электроника, программирование и инженерная практика» — примерно 13-14 лет (7-8 класс).
Резистор с ручкой: поворот двигает контакт по дорожке и плавно делит напряжение на доли — так регулируют громкость колонки или яркость лампы.
Смеситель душа: ручка задаёт, сколько в общем потоке горячей воды и сколько холодной, — сумма та же, пропорция меняется плавно.
Найти дома три плавных регулятора (громкость колонки, яркость лампы с диммером, скорость вентилятора) и показать крайние положения каждого.
Переменный резистор с тремя выводами: два конца резистивной дорожки и ползунок, скользящий по ней. Между крайними выводами сопротивление постоянно, а ползунок делит его на две части — получается регулируемый делитель напряжения: поворот ручки плавно меняет напряжение на среднем выводе от нуля до напряжения питания.
Подключить потенциометр к аналоговому входу Arduino, вывести значения 0–1023 в монитор порта и показать, какие положения ручки дают ноль, середину и максимум.
Параметры: полное сопротивление (типично 1 кОм–1 МОм), характеристика — линейная или логарифмическая (для громкости, под восприятие слуха). Как делитель: Uвых = Uвх·R₂/(R₁+R₂), пока нагрузка высокоомна; низкоомная нагрузка искажает характеристику. Реостатное включение в силовых цепях невыгодно: вся мощность греет дорожку. Цифровая родня — энкодер и цифровой потенциометр.
Собрать регулятор яркости светодиода: потенциометр на аналоговый вход Arduino, светодиод на ШИМ-выход; откалибровать крайние положения ручки.
Частое заблуждение
«Потенциометр включают двумя выводами, как обычный резистор». Нет: его главный режим — делитель напряжения на всех трёх выводах; включение двумя выводами — лишь частный случай, реостат.