ЛЕКЦІЯ 6

Тема 8. Нелінійні електричні кола.

8.1 Характеристики нелінійних елементів.

8.2. Розрахунок нелінійних постійного струму.

8.2.1. Розрахунок нелінійних кіл при послідовному з’єднанні елементів.

8.2.2. Розрахунок нелінійних кіл при паралельному з’єднанні елементів.

8.2.3. Розрахунок нелінійних кіл при мішаному з’єднанні елементів.

Запитання для самоперевірки

Список літератури

ЛЕКЦІЯ 6

Тема 9.. Нелінійні електричні кола

9.1.Характеристики нелінійних елементів

Всі електричні і магнітні кола є не-лінійними, лінійними їх можна вважати в обмежених границях зміни струмів і напруг.

Але якщо в деяких (робочих) межах зміни струмів і напруг вольтамперна характеристика (ВАХ) елемента є прямою лінією, елементи вважаються лінійними.

Якщо у робочих межах зміни струмів і напруг ВАХ елемента , не є прямою лінією, елементи вважаються нелінійними.

Отже, нелінійним електричним вважається коло, в яке ввімкнений принаймі один нелінійний елемент. Нелінійним називається такий елемент, який має нелінійну ВАХ. Опір таких елементів залежить від струму, який в них проті-кає.

Необхідно розпізнавати найхарактерніші випадки нелінійності: безперервні і переривчасті (уривчасті), монотонні та немонотонні, одно- й неоднозначні, симетричні та несиметричні.

Прикладом нелінійності з монотонною безперервною ВАХ є елементи з металевими нитками (нагрівальний пристрій, лампи розжарювання), які нагріваються до порівняно високої температури (рис9.1), а також електровакуумні пристрої, які базуються на принципі газового розряду, або термоелектронної емісії (рис9.2).

Переривчасті характеристики (наприклад, стрибкоподібні) мають реле (релейна характеристика (рис.9.3)). Діоди – прилади односторонньої провідності (їх ВАХ зображена на рис.9.4).

Причиною неоднозначності ВАХ може бути, наприклад, наявність в електричному колі елементів, пов’язаних з магнітним полем (рис9.5).

Рис.9.1 Рис.9.2 Рис.9.3

У симетричних нелінійних елементах ВАХ не залежать від напряму струму і полярності напруги. До них належать електричні лампи розжарювання, батареї, терморезистори та ін. (рис.9.6).

У несиметричних нелінійних елементах ВАХ залежить від напряму струму і полярності напруги: дуга з різнорідними електродами, діоди (вентильні) та ін.(див.рис.9.4).

Рис9.4 Рис.9.5 Рис.9.6

Фізичні причини нелінійності ВАХ можуть бути різними. Наприклад, у термісторах і лампах розжарення – збільшення опору при нагріванні, напівпровідникових тріодах – зміна властивостей переходів.

У теорії електричних і магнітних кіл фізичними причинами нелінійності характеристики цікавляться мало. Головне для розрахунків – вигляд ВАХ, яка має бути задана графічно або аналітично.

Закони Ома, Кірхгофа, Джоуля –Ленца є універсальними і повністю можуть застосовуватися для розрахунку нелінійних електричних кіл. Але аналітичні методи їх розрахунку дуже часто утруднені через складну залежність струму від напруги, а отже, і складність математичного виразу для ВАХ. У багатьох випадках одержання такого виразу пов’язано з громіздкими розрахунками, обсяг яких перевищує обсяг розв’язування самої задачі. У зв’язку з цим аналіз нелінійних електричних і магнітних кіл аналітичними методами застосовується дуже рідко.

Найчастіше для таких розрахунків застосовується графоаналітичі методи, в основу яких покладені закони Ома і Кірхгофа.