电位器，中文全称是电位计（有时也俗称为可调电阻器或可变电阻器），是一种阻值可以连续调节的电阻器件。

作用

电位器主要有两大核心作用：

1. 分压/调压： 这是最常用和最重要的功能。通过改变滑动触点的位置，可以从一个固定输入电压中取出连续可变的输出电压。
   • 应用举例： 音响的音量控制、LED调光器亮度调节、传感器基准电压调整、电路中电压参考点的设置等。
2. 变阻/电流调节： 将电位器用作一个两端器件（通常将其中一个定片和动片短接使用），通过改变滑动触点的位置，可以连续改变接入电路的电阻值，从而控制电流。
   • 应用举例： 简单的电流限制器、电路调试时临时调整工作点（如三极管偏置电流调节）、老式调光台灯或电炉功率调节等。
3. 传感： 一些电位器（通常是线性位移电位器或精密多圈电位器）可以利用其阻值与机械位移（角度或直线距离）之间的对应关系，作为位移传感器或角度传感器使用。
   • 应用举例： 游戏摇杆的位置反馈、汽车油门/制动踏板位置监测、工业设备的位置反馈等。

原理

电位器的基本原理基于其结构和欧姆定律：

1. 基本结构：
   • 电阻体： 这是核心部分，通常由导电材料（如碳膜、金属膜、导电塑料或绕制的电阻丝）制成，形状多为半圆形或长条形。这个电阻体的两个端点称为定片（A、C），具有固定的总电阻值。
   • 滑动触点（动片/B）： 一个可移动的电刷或触点，通过机械转动（旋转式电位器）或直线滑动（直滑式电位器），可以紧密地接触在电阻体表面的不同位置。
2. 工作方式：
   • 改变路径长度： 当滑动触点在电阻体上移动时，它改变了电流在电阻体上流过的有效路径长度。
   • 分压原理：
     • 将电位器的两个定片（A和C）接入一个固定电源电压（U_in）。总电阻为 R_total = R_AC（定片A到C的电阻）。
     • 滑动触点（动片B）将整个电阻体分成两部分：动片B到定片A的电阻（R₁）和动片B到定片C的电阻（R₂）。显然 R₁ + R₂ = R_total。
     • 根据欧姆定律，流过电位器的电流 I = U_in / R_total。
     • 从动片B和其中一个定片（通常是C，参考地端）取出的电压（U_out）就是R₂两端的电压降。
     • 输出电压计算公式： U_out = I R₂ = (U_in / R_total) R₂ = U_in (R₂ / (R₁ + R₂)) = U_in (R₂ / R_total)
   • 变阻原理： 只使用电位器的动片B和某一个定片（如C），或者将动片B和另一未使用的定片短接。当动片B移动时，阻值 R_BC（即动片B到定片C的电阻值）随之连续变化（从0到R_total）。

关键特性

• 阻值变化规律：
  • 线性电位器： 滑动触点移动的距离（或角度）与其分得的电阻值（R₁或R₂）成严格的线性比例关系，即阻值变化是均匀的。适用于分压、精密控制、传感等。
  • 指数型电位器（对数型）： 阻值随触点移动呈指数（对数）规律变化（初始变化小，后期变化大）。特别适用于音量控制等需要符合人耳听觉特性（对数响应）的场合。
  • 对数型电位器： 与指数型相对（有时名称会混用），适用于特定要求的变化曲线。

总结

电位器的核心作用是通过一个可移动的滑动触点，改变其在固定电阻体上的接触位置，从而连续地改变输出端之间的电阻值（变阻器模式）或实现从固定输入电压中分取出连续可变电压（分压器模式）。其本质原理是欧姆定律和改变电阻路径长度。 它是电子电路中最基础、用途最广泛的模拟控制元件之一。