Глава 8. Нелинейные электрические цепи.

Электрическая цепь является нелинейной, если в её составе хотя бы один нелинейный элемент.

Нелинейным называется такой элемент, у которого параметр (Р) зависит от тока протекающего через этот элемент и напряжения на его зажимах.

Все электрические цепи нелинейные. Однако во многих практических случаях эта нелинейность столь слабо выражена, что при анализе процессов в цепи ею можно пренебречь. Существуют элементы цепи, нелинейность характеристик которых выражена весьма резко. Эти свойства позволяют создать основанные на них автоматические системы управления и регулирования, устройства для преобразования электромагнитной энергии, устройства для производства электрических измерений и передачи информации и т.д.

В зависимости от способности рассеивать электрическую энергию в виде тепла или накапливать ее в виде энергии магнитного или электрического полей, различают:

— нелинейное сопротивление;

— нелинейную индуктивность;

— нелинейную емкость.

Характеристики нелинейных элементов получают экспериментально и представляют их в виде графиков, таблиц или аналитически. Для нелинейного сопротивления это вольтамперная характеристика (ВАХ) ; для нелинейной индуктивности это вебер-амперная характеристика ; для нелинейной емкости это кулон-вольтная характеристика .

Все нелинейные элементы делят на управляемые и неуправляемые.

Неуправляемые нелинейные элементы их характеристика изображается одной кривой. К ним относят диоды, лампы накаливания и т.п.

Управляемые нелинейные элементы их характеристика изменяется под воздействием управляющего фактора, поэтому управляемый нелинейный элемент характеризуется семейством характеристик. Параметром, которым является управляющий фактор, чаще бывает ток или напряжение, но иногда и не электрический параметр (температура, световой поток и т.п.). К ним относят транзисторы, тиристоры, терморезисторы, фоторезисторы, фототранзисторы и т.п.

В зависимости от вида характеристики различают нелинейные элементы с симметричной относительно начала координат характеристикой и несимметричной характеристикой.

Условия работы нелинейного элемента с симметричной характеристикой не меняются при перемене знака тока и напряжения на этом элементе. Условия работы нелинейного элемента с несимметричной характеристикой существенно зависят от знаков этих величин.

Нелинейные элементы подразделяют на инерционные и безинерционные.

К инерционным элементам относят термосопротивления и лампы накаливания. Основной причиной нелинейности их вольтамперной характеристики является изменение удельного сопротивления под действием нагрева от протекающего через них тока. Нелинейность инерционных элементов проявляется по отношению к постоянному току и к действующему значению переменного тока. Так как под действием быстропротекающих периодических процессов температура сопротивления не успевает измениться. Инерционные нелинейные элементы не изменяют форму синусоидального линейного напряжения.

Безинерционные нелинейные элементы проявляют нелинейность по отношению к постоянному току и к переменному напряжению. Они изменяют форму синусоидального напряжения.

Лампа накаливания. Диод. Транзистор.