Potansiyometreler, akım ve gerilim ölçümlerinde kullanılan, yüksek duyarlıklı aygıtlardır. «Potansiyometre» adı, bütünüyle farklı bir başka aygıt için de kullanılır. Bu aygıt, üç girişli bir gerilim bölücüsü olan bir reostadır.
Elektrik ölçümleri: Elektrik ölçümlerinde kullanılan potansiyometreler, genellikle iki gerilimi birbirine karşı dengeleme ilkesine göre çalışırlar. Sözgelimi, iki üreteç birleştirilince (artı uç artı uçla, eksi uç eksi uçla bağlanarak), devrede oluşan toplam elektromotor kuvvet, iki üretecin gerilimleri arasındaki farka eşittir. Devreye bir GALVANOMETRE yerleştirilerek, hem geçmekte olan akımın şiddeti, hem de iki gerilimin farkı ölçülebilir. Galvanometreden hiç akım geçmezse, iki üretecin de tam olarak dengelendiği, yani aynı gerilim düzeyine geldiği anlaşılır.
Sürgülü potansiyometre: Bu aygıtta, kesiti her noktada aynı olan, belirli uzunlukta (sözgelimi 1 m'lik) bir tel vardır. Tel iki uç arasına gerilir ve uçlara seri olarak bir üreteç ile bir reosta bağlanır. Gerili telin özgül direnci, her noktada aynıdır; dolayısıyle tel üstündeki herhangi bir noktadaki gerilim, bu noktanın uca uzaklığıyla orantılıdır. Ölçme sırasında, reosta değerinin ve üreteç geriliminin değişmemesi gerekir.
Ölçülmek istenen gerilim, ya bir üretecin kutupları arasındaki potansiyel fark ya da akım geçiren bir direncin iki ucu arasındaki gerilim olabilir. İkisinde de, bu kaynaklardan iki uç alınır. Bunlardan biri gergin telin bir ucuna, öteki de galvanometrenin elde tutulan ölçme ucuna bağlanır. Ölçme ucuyla tele dokunulduğu zaman galvanometreden geçen akım, bu noktada telin gerilimi ile bilinmeyen gerilimin dengede olmadığını gösterir. Ölçme ucu, galvanometre sıfır durumuna gelene kadar kaydırılır ve bulunan noktanın telin ucundan uzaklığı, duyarlı olarak ölçülür..
İşlem, bilinmeyen gerilim yerine bir standart pil yerleştirilerek yinelenir ve yeni bir denge noktası bulunup, bunun tel ucundan uzaklığı duyarlı olarak yeniden ölçülür. Standart pil gerilimi ve daha önceki iki uzaklık değeri bilindiğinden, gerilim hesaplanabilir. İki uzaklığın birbirine oranı, bilinmeyen gerilimin standart pilin gerilimine oranına eşittir. Wheatstone köprüsü de, aynı ilkeye göre, dirençlerin duyarlı olarak ölçülmesinde kullanılır.
Büyük gerilimlerin ölçülmesi: Sürgülü potansiyometrelerle, yalnızca standart pil gerilimine yakın gerilim değerleri ölçülebilir. Reosta kullanılarak bazı düzeltmeler yapılır. Reosta direncinin düşürülmesi, telden geçen alan şiddetinin artmasına ve telin birim uzunluğundaki gerilim değerinin yükselmesine neden olur. Bu yolla, daha yüksek gerilimleri dengeleme olanağı elde edilir. Ama, bilinmeyen gerilim standart pil geriliminden çok farklıysa, bazı hatalar kaçınılmaz olur.
Yüksek gerilimlerin ölçülmesinde bir gerilim bölücü kullanılır. Sözgelimi, ölçülmek istenen gerilim kaynağı, 1500 volt düzeyindeyse, 1/1 000'lik bir geri
indirgemesi gereklidir; yani ölçülebilecek gerilim, 1,5 V dolayında olacaktır. Gerilim bölücü, seri bağlanmış dirençlerden oluşur. 1/1 000'lik bir indirgeme için, bütün gerilim 100 000 ohm'luk bir dirence uygulanır. Bunun bir ucundan 100 ohm'luk bir direnç alınıp, uçlar sındaki gerilim farkı okunursa, tam gerilimin 1/1 000'i elde edilir. Bu değer daha sonra, potansiyometreyle ölçülür; bulunan değer, 1,519 voltsa, tam gerilimin 1 519 V olduğu anlaşılır.
Standart pil: Potansiyometre ölçmelerinde önemli olan mutlak standart değer, standart pillerin değeridir. Bundan, bütün akım ve gerilimler belirlenebilir.
Standart pillerin geriliminin yıllarca değişmemesi gerekir. Ayrıca, sıcaklık değişikliklerinden etkilenmeyip, dar bir tolerans içinde ticari biçimde üretilebilmelidirler. Cıvalı artı elektrot ve kadmiyum amalgamlı eksi elektrot içeren standart Weston pilleri, bu özellikleri taşır. "VVeston pilinin oda sıcaklığında (20°C) gerilimi, 1,01858 volttur ve her 1C'lık sıcaklık değişikliği için, sıcaklık katsayısı 50 mikrovoltu geçmez. Arı malzemeden yapılmış bu tür iki pil arasındaki gerilim farkı, birkaç mikrovolt düzeyindedir. Ömrüyse 20 yıla varabilir.
Reosta: Reosta, laboratuvarlarda sık sık raslanan çeşitli ölçümler için değişken direnç, gerilim ve akım sağlayan bir aygıttır. Yalıtkan bir çubuk üstüne çok dar aralıklarla sarılmış bir tel bobinden oluşur. Bobin, bir tahta taban üstüne yatay olarak tutturulur. Telin uçlarından iki bağlantı ucu çıkarılır. Bobinin üstünde bir sürgü düzeneği vardır. Sürgü, bir fırça yardımıyla bobin teline değer. Üçüncü uç, iyi bir iletkenden yapılmış olan sürgü öğesine bağlanır. Sürgü kaydırılarak, üçüncü uç ile öteki iki uçtan herhangi biri arasındaki direnç değeri değiştirilebilir.
Reostalar, açık yapılı olduklarından, yüksek gerilim uygulamalarına da uygundurlar. Açığa çıkan ısı, kolayca dağılır. Büyük elektrikli araçların denetimi için, endüstri tipinde reostalar da üretilmektedir.
Küçük potansiyometreler: Küçük potansiyometreler, genellikle aygıt tablolarına ve elektronik aygıt devrelerine takılırlar. Gerçekte, düşük güç uygulamalarında gerekli akım ve gerilim (sözgelimi bir YÜKSELTİCİ'nin ses, ton, balans denetimi gibi) değişiklikleri için kullanılırlar.
Bu tür potansiyometrelerde, dairesel bir yalıtkan üstüne sarılmış tellere değen, döner bir fırça vardır. Genellikle fırça, uçlar arasında 270° ya da 300° dönebilir. Aygıtın üç ucu vardır, ikisi direnç telinin birer ucundan, üçüncüyse mile bağlı fırçadan çıkar. Bu potansiyometrelerde direnç, bir yalıtkana sarılmış telden oluşabileceği gibi, üstü karbon kaplı bir yalıtkandan da elde edilebilir.
Potansiyometreler, uçtan uca gösterdikleri dirsnç düzeyiyle tanımlanırlar ve genellikle 10İÎ, İkil, 5kil. 10 kil, vb. değerlerde olurlar. İkinci bir sınıflandırma da bunların verdiği yanıta göre yapılır ve direnç değişikliği, doğrusal, logaritmik ya da sinüs, kosinüs fonksiyonları biçiminde olabilir.