Пояснение по ГМ

Влинейной электрической цепи напряжение и ток связаны законом Ома. Если знаем напряжение – всегда можем найти ток.

И наоборот: при известном токе можем найти напряжение.

Внелинейной цепи напряжение и ток тоже связаны законом Ома, но сопротивление нелинейного элемента не известно – оно меняется в зависимости от режима работы цепи. Поэтому напряжение и ток связывают вольт-амперной характеристикой:

Например:

1.При напряжении 10 В ток в нелинейном элементе будет 3 А. (сопротивление R=U/I= 3,33 Ом)

2.При напряжении 20 В ток в нелинейном элементе будет 4 А. (сопротивление R=U/I= 5 Ом)

3.При напряжении 40 В ток в нелинейном элементе будет 5 А. (сопротивление R=U/I= 8 Ом)

4.При токе 2 А напряжение на нелинейном элементе будет 5 В. (сопротивление R=U/I= 2,5 Ом) Для расчета U и I используется график, а не формула. По формуле можно посчитать R, но в

расчете оно практически не используется – решаем графически!

В более сложных цепях нужно продумать алгоритм решения. Например, объединив два сопротивления последовательно, получим общее сопротивление R12=R1+R2. Зная общее сопротивление, по закону Ома сможем найти ток в цепи: I = U/R12.

Внелинейной цепи нужно применять тот же самый алгоритм расчета! Но только без формулы, а используя ВАХ.

Обращаю внимание: при решении линейной цепи в законе Ома важно подставлять напряжение

иток, связанные сопротивлением R. Например, ток нельзя искать как U/R2 или U/R1 – входное напряжение не подается на R1 или R2 – оно подается на оба резистора! Только U/R12!

То же самое относится и к нелинейным цепям. При решении на плоскости имеется множество графиков – важно не путать их! Например, если известно входное напряжение, то и смотреть нужно на график общей ВАХ цепи.

Вданном случае допустим ВАХ элементов такие:

Допустим, нужно найти ток напряжение на НЭ2, если входное напряжение равно ЭДС Е = 70 В. Как это поможет? Пока никак! Потому что у нас нет суммарной ВАХ всей цепи. Как и в

предыдущем примере: 70В это не напряжение U1 и не напряжение U2. Это входное напряжение! Поэтому надо как-то получить суммарную ВАХ цепи (как в предыдущем примере мы объединяли R1 и R2 в R12).

Как это сделать? Мы не знаем сопротивлений, не знаем напряжений на НЭ, не знаем тока в цепи.

Но мы можем подумать следующим образом:

1.ток у обоих элементов одинаков (последовательное соединение);

2.напряжения на них при объединении складываются по второму закону Кирхгофа (U = U1 + U2)

– А если бы ток в цепи был равен 1 А? Тогда были бы известны U1=10B и U2=20B (см.ВАХ).

Итогда общее напряжение было бы равным 10+20=30B (второй закон Кирхгофа)

–А если бы ток в цепи был равен 2 А? Тогда были бы известны U1=16B и U2=30B (см.ВАХ).

Итогда общее напряжение было бы равным 16+30=46B (второй закон Кирхгофа)

–А если бы ток в цепи был равен 3 А? Тогда были бы U1=20B и U2=34B и U = 20+34 = 54B

.. .. .. .. .. .. .. ..

–А если бы ток в цепи был равен 7 А? Тогда были бы U1=30B и U2=50B и U = 30+50 = 80B

В результате мы не нашли общее напряжение, ток в цепи или напряжение U2. Но мы получили зависимость входного напряжения (общего) от тока в цепи : Uвх(I)

Теперь вспоминаем решение аналогичной линейной цепи. Что делали после того как нашли общее сопротивление R12? Искали ток I = Uвх/R12

Значит и здесь, в нелинейной цепи, мы теперь можем найти ток! При известном входном напряжении по суммарной ВАХ: E = Uвх = 70 В => I = 5 А (по суммарной ВАХ, а не НЭ1 или НЭ2 !!!)

Ну а если ток известен, тогда уже обоснованно можно находить напряжения на нелинейных элементах: примерно 44 В на втором и 26 В на первом (см. ВАХ)

В итоге:

–U1 можно найти только по U1(I)

–U2 можно найти только по U2(I)

–I можно найти по U1(I) (если известно U1), по U2(I) (если известно U2), по Uвх(I) (если известно Uвх) смотря что известно!!!