Regulace proudu pomocí termistoru
Pokus číslo: 4309
Cíl pokusu
Experimentem ukážeme regulaci proudu v elektrickém obvodu pomocí termistoru.
Teorie
Termistor je elektronická součástka, jejíž elektrický odpor se výrazně mění s teplotou. Rozlišujeme dva základní typy: NTC termistory (Negative Temperature Coefficient), u nichž odpor s rostoucí teplotou klesá, a PTC termistory (Positive Temperature Coefficient), u nichž odpor s rostoucí teplotou roste.
V tomto experimentu používáme NTC termistor, který se běžně vyrábí z polovodičových materiálů. U těchto materiálů se při zahřívání zvyšuje počet volných nosičů náboje, což výrazně snižuje jejich elektrický odpor. Pokud je termistor zapojen do obvodu se zdrojem stálého napětí, umožňuje jeho proměnný odpor regulovat proud obvodem.
NTC termistory se používají jako citlivé teplotní senzory v domácí elektronice nebo v levnějších digitálních teploměrech.
Pomůcky
- multimetr
- NTC termistor
- baterie (4,5 V)
- svítivá dioda (LED)
- studená a teplá voda
- spojovací vodiče, krokosvorky
Postup
Zapojíme obvod podle schématu na obr. 2 – ke zdroji (ploché baterii) připojíme sériově termistor, diodu a multimetr.
Na multimetru nastavíme měření stejnosměného proudu, rozsah 200 mA.
Noříme termistor střídavě do teplé a do studené vody. Přitom pozorujeme, jak se mění hodnoty proudu a zda dioda svítí.
Vzorový výsledek
Možné provedení pokusu je vidět na videu. Multimetr měří proud obvodem, který je napájen stálým zdrojem napětí 4,5 V.
Při ponoření termistoru do teplé vody se jeho odpor zmenšuje, proud obvodem roste a dioda se rozsvěcí. Naopak při ponoření do studené vody odpor termistoru roste, proud obvodem klesá a dioda zhasíná.
Technická poznámka
Zvolený rozsah ampérmetru do 200 mA při napětí 4,5 V předpokládá, že odpor termistoru ani při zahřátí neklesne pod cca 25 Ω (to lze snadno odvodit z Ohmova zákona). Pokud pracujete s termistorem, jehož odpor by v teplé vodě mohl klesnout pod tuto hodnotu, zvolte větší rozsah ampérmetru (např. do 2 A). Odpor termistoru při různých teplotách je obvykle součástí technické specifikace (datasheetu) produktu, případně si ho můžete předem proměřit ohmmetrem.
Metodické poznámky
Termistor se sám mírně zahřívá průchodem elektrického proudu, což ovlivňuje jeho odpor. Proto, na rozdíl od vzorového experimentu, nejsou v běžné praxi termistory využívány k regulaci proudu. (V našem experimentu je vliv tohoto „samoohřívání“ okrajový, ale dává smysl žáky upozornit, že k němu dochází.)
Jednodušší variantou experimentu je ukázat pouze změny odporu termistoru v závislosti na teplotě. Pak nepotřebujeme zdroj napětí, multimetr využijeme jako ohmmetr a termistor připojíme přímo k němu. S rostoucí teplotou NTC termistoru budeme pozorovat jeho klesající elektrický odpor.
Odkaz na existující úlohu
Měření teploty pomocí termistoru se věnuje početní úloha Termistor.
