НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
Электрическая цепь, сопротивление которой остается неизменным при различных силах тока в ней или при различных напряжениях на ее зажимах, называется линейной. Такие цепи и рассматривались нами до сих пор.
Электрическая цепь, имеющая хотя бы один участок (элемент), сопротивление которого зависит от силы тока или напряжения, называется нелинейной. Примерами нелинейных элементов могут служить: лампы накаливания, электронные лампы, различные полупроводниковые и другие приборы, широко распространенные в современной технике.
Так как сопротивление (проводимость) нелинейной цепи непостоянно, то, очевидно, ток в такой цепи не пропорционален напряжению на ее зажимах, следовательно, закон Ома неприменим для ее расчета.
Расчет нелинейных цепей выполняется обычно графическими методами, в которых пользуются вольт-амперными характеристиками — графическими зависимостями силы тока от напряжения цепи I = f (U).
Прямая оа (рис. 1-14), представляющая собой зависимость силы тока от напряжения I = f (U), является вольт-амперной характеристикой линейной цепи, так как для любого значения тока (напряжения) отношение I/U, выражающее проводимость цепи, будет постоянно.
Рис. 1-14. Вольт-амперные характеристики
Кривые об и ов — вольт-амперные характеристики нелинейных участков цепи.
Для расчета цепи с двумя последовательно соединенными нелинейными элементами (рис. 1-15) построим в одних осях координат (рис. 1-16) вольт-амперные характеристики каждого элемента цепи I1 = f1(U1) и I2 = f2(U2).
Так как при последовательном соединении напряжение на зажимах цепи равно сумме напряжений на отдельных участках цепи, то, складывая напряжения U1 и U2, соответствующие одному и тому же значению тока, получим точки вольт-амперной характеристики цепи I = f (U) (рис 1-16). Например, точка А’ вольт-амперной характеристики цепи, соответствующая произвольному значению тока I‘, получена в результате сложения абсцисс A’0A’1 и А’0А’2.
Рис. 1-15. Последовательная цепь с двумя нелинейны ми элементами.
Рис. 1-16. Вольт-амперные характеристики (последовательная цепь).
Пример 1-15. Определить силу тока I и напряжения U1 и U2 на двух последовательно соединенных нелинейных элементах при напряжении на зажимах цепи Uc = 130 в.
Вольт-амперные характеристики строятся по данным табл. 1-4.
Построив вольт-амперные характеристики участков, находя и складывая абсциссы для одних и тех же значений сил токов: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6 а первого и второго участков и откладывая их, получим точки для построения вольт-ампер ной характеристики цепи.
Таблица 1-4
К примеру 1-15
| U | в | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| I1 | а | 0 | 0,11 | 0,27 | 0,50 | 0,80 | — |
| I2 | а | 0 | 0,07 | 0,16 | 0,28 | 0,40 | 0,56 |
По этой характеристике для заданного напряжения сети Uc = 130 в находим силу тока в цепи I 0,4 а. Проведя через эту точку прямую, параллельную оси абсцисс, найдем напряжение U1 — 52 в и U2 — 78 в.
Статья на тему Нелинейные электрические цепи