Potenziometro
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Il potenziometro è un dispositivo elettrico equivalente ad un partitore di tensione resistivo variabile (cioè a due resistori collegati in serie, aventi la somma dei due valori di resistenza costante, ma di cui può variare il valore relativo).
In origine i potenziometri erano utilizzati per misurare con precisione la tensione elettrica per confronto con una sorgente di riferimento. Il nome significa infatti letteralmente misuratore di potenziale (elettrico). Successivamente il termine si è esteso ad indicare l'impiego del dispositivo in applicazioni del tutto diverse dalla pura misura.
[modifica] Struttura e funzionamento
Il potenziometro è costituito da un cilindro isolante su cui è fittamente avvolto un filo metallico con resistività opportuna, le due estremità sono connesse a due morsetti. Longitudinalmente al cilindro e da un'estremità all'altra, scorre un cursore recante un contatto strisciante sul filo, a sua volta collegato ad un morsetto. Questa esecuzione è anche definita reostato. Il dispositivo è equivalente ad una coppia di resistenze il cui valore totale è costante, ma lo spostamento del cursore cambia il rapporto tra i singoli valori.
Applicando una differenza di potenziale alle estremità del potenziometro, per la legge di Ohm si ottiene lo scorrimento di una corrente elettrica pari a:
dove V è la tensione applicata e Rt è la resistenza totale del potenziometro.
La resistenza del tratto di filo compreso tra il cursore e l'estremità connessa alla massa del circuito è in relazione alla resistenza totale del potenziometro secondo la relazione:
dove Ra è la resistenza del tratto, Rt la resistenza totale, La la lunghezza del tratto e Lt la lunghezza totale del potenziometro.
La tensione presente al cursore rispetto a massa è data per la legge di Ohm da:
Sostituendo la seconda nella terza si ha:
poiché 
:
ovvero il rapporto tra tensione intermedia e tensione totale è proporzionale alla posizione del cursore.
[modifica] Misura di potenziale
L'ipotesi precedente è valida solamente se si considera nulla la corrente uscente attraverso il cursore. Per effettuare una misura di tensione si deve prima di tutto calibrare il potenziometro usando una sorgente nota con precisione, per esempio una pila campione. Per fare questo si colloca tra il cursore e la massa la sorgente campione con in serie un galvanometro. Si regola quindi il cursore fino ad azzerare la corrente. In tale condizione la tensione parziale del potenziometro è perfettamente identica a quella della sorgente. Per effettuare la misura si sostituisce la sorgente incognita alla sorgente campione e si regola di nuovo il potenziometro per annullare la corrente.
Le tensioni campione Vc e ignota Vx sono rispettivamente:
e 
combinando le due si ottiene la formula generale del potenziometro:
[modifica] Altri usi
Il potenziometro è ampiamente usato in elettronica come partitore di tensione regolabile, in base al funzionamento descritto nella sezione precedente. Un altro uso è come semplice resistenza variabile, utilizzando per questo solamente due terminali: il cursore ed una estremità. Per queste applicazioni si utilizzano potenziometri in cui è molto più pressante il fattore economico e di ingombro rispetto alla precisione. I potenziometri di uso comune sono in genere di tipo rotativo invece che lineare, ovvero il cursore è mosso su un percorso circolare dalla rotazione di un albero, solitamente su un arco di 270°. Il materiale resistivo può essere un filo metallico oppure una striscia di grafite o di plastica conduttiva, oppure un film di materiale conduttore depositato su un substrato ceramico.
L'uso come partitore è tipico dove si debba fornire valore in tensione ad un circuito, oppure dove si debba attenuare l'ampiezza di un segnale.
Un uso per esempio si ha come rilevatore di posizione. Una parte mobile agisce sul cursore linearmente o per torsione fornendo una tensione proporzionale alla posizione.
Un utilizzo classico è nella regolazione di volume negli amplificatori audio. Ai due estremi viene applicato il segnale audio in entrata e dal cursore viene prelevato il segnale attenuato. Nel caso della regolazione del volume si preferisce usare potenziometri in cui la variazione del rapporto rispetto alla posizione non è lineare ma logaritmica, per compensare la sensibilità logaritmica tipica dell'orecchio. Il termine lineare riferito ad un potenziometro può essere equivoco tra i significati di risposta lineare posizione/resistenza e scorrimento lineare del cursore. Per eliminare l'equivoco si definiscono i potenziometri a funzione lineare tipo B, mentre i potenziometri logaritmici tipo A. Esistono anche modelli logaritmici inversi, definiti tipo C, usato in genere in abbinamento ad un tipo A nella regolazione del bilanciamento stereo.
Esistono potenziometri rotativi di tipo multigiro, in cui l'albero deve compiere più di un giro, solitamente 5, 10 o 20, per andare da un estremo all'altro della corsa. Questa soluzione permette di variare con maggiore precisione la posizione. In questi dispositivi il cursore è traslato linearmente da una vite solidale all'albero. Esistono nella forma di doppio potenziometro, ovverosia due potenziometri rotativi aventi identico valore, assemblati in modo coassiale con l'albero di comando in comune. Una meccanica più complessa è adottata quando necessiti una coppia di potenziometri coassiali regolabili indipendentemente, la soluzione consiste nell'utilizzo di un albero forato per comandare il potenziometro anteriore, un alberino di diametro minore rotante coassialmente all'interno dell'albero maggiore permette di agire sul potenziometro posteriore, l'azionamento indipendente è effettuato tramite una coppia di manopole coassiali, solitamente di diametro diverso.
