1) Основные определения
В линейной электрической цепи сопротивления ее элементов не зависят от величины или направления тока или напряжения.
Вольтамперные характеристики линейных элементов (зависимость напряжения на элементе от тока) являются прямыми линиями (рис. 22.7).
Рис. 22.7
Определим величину линейного сопротивления по характеристике (см. рис. 22.1.)
Таким образом, значение линейного элемента не зависит от изменения напряжения и тока
В нелинейной электрической цепи сопротивления ее элементов зависят от величины или направления тока или напряжения.
Нелинейные элементы имеют криволинейные вольтамперные характеристики, симметричные или несимметричные относительно осей координат.
Сопротивления нелинейных элементов с симметричной характеристикой не зависят от направления тока.
Сопротивления нелинейных элементов с несимметричной характеристикой зависят от направления тока. Например, электролампы, термисторы имеют симметричные вольтамперные характеристики (рис. 22.2), а полупроводниковые диоды - несимметричные характеристики (рис. 22.3).
Рис.22.8. Вольтамперная симметричная характеристика нелинейного элемента
Рис.22.9. Вольтамперная несимметричная характеристика нелинейного элемента
2) Графический метод расчета нелинейных цепей постоянного тока
Известные аналитические методы непригодны для расчета нелинейных электрических цепей, так как сопротивления нелинейных элементов зависят от направления и значения тока или напряжения.
Применяются графоаналитические методы, основанные на применении законов Кирхгофа и использовании заданных вольтамперных характеристик (ВАХ) этих элементов. Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из двух последовательно соединенных нелинейных сопротивлений н.с.1 и н.с.2 (рис. 22.4).
ВАХ 1 и ВАХ 2 приведены на рис. 22.5.
Рис. 22.10. Схема электрической цепи из двух последовательно соединенных нелинейных сопротивлений
К цепи подведено напряжение U, и оно равно сумме падений напряжений на н.с.1 и н.с.2:
По всей цепи протекает один и тот же ток I, так как н.с.1 и н.с.2 соединены между собой последовательно.
Для определения тока в электрической цепи нужно построить результирующую ВАХ цепи.
Рис. 22.11. Вольтамперная характеристика электрической цепи из двух последовательно соединенных нелинейных сопротивлений
Для построения этой характеристики следует суммировать абсциссы кривых 1 и 2
(аг = аб + ав), соответствующие одним и те же значениям тока.
Далее, задаваясь произвольным значением тока (например, больше I' и меньше I' ) можно построить ВАХ всей цепи (рис. 22.11, кривая 3).
Затем, пользуясь этой ВАХ, можно найти искомый ток всей цепи и искомые напряжения на н.с.1 и н.с.2.
Занятие 23 Контрольная работа №4 эт у23
Контрольные вопросы:
Дайте определения и назовите отличия между принципиальной схемой и схемой соединений.
Что такое идеальный источник ЭДС?
Что такое идеальный источник тока?
Чем отличается расчетная электрическая схема от принципиальной электрической схемы?
Что такое ветвь электрической цепи?
Что представляет собой узел электрической цепи?
Начертите схему с тремя контурами электрической цепи и дайте объяснения.
Напишите формулу и дайте определение первому закону Кирхгофа.
Напишите формулу и дайте определение второму закону Кирхгофа.
Начертите схему с тремя контурами и составьте уравнения цепи по второму закону Кирхгофа.
Начертите схему с последовательным соединением резисторов и напишите формулы для ее расчета
Начертите схему с параллельным соединением резисторов и напишите формулы для ее расчета
Начертите схему со смешанным соединением резисторов и напишите формулы для ее расчета
Начертите схему электрической цепи и составьте потенциальную диаграмму для нее. Объясните порядок построения.
Что такое нелинейные элементы электрических цепей?
Начертите симметричную вольт-амперную характеристику нелинейного элемента и объясните ее сущность.
Начертите несимметричную вольт-амперную характеристику нелинейного элемента и объясните ее сущность.
Объясните сущность графического расчета нелинейных электрических цепей.