Нелинейные цепи постоянного тока

Основные понятия

Вольт–амперная характеристика (ВАХ) – это графическая зависимость изменения тока, протекающего через какой-либо элемент, от напряжения на нем. Большинство элементов, в т.ч. проводников, являются линейными элементами, характеризующимися ВАХ в виде прямой наклонной линии. Однако существуют и нелинейные элементы, у которых ВАХ представлена криволинейной зависимостью.

Как правило, это такие элементы, у которых сопротивление может меняться под воздействием каких-то внешних факторов, например: температура, давление, лучевое воздействие и др. На схемах нелинейные элементы показывают сопротивлением, перечеркнутым «клюшечкой».

Для расчета цепей, содержащих нелинейные элементы, необходимо знать их вольт-амперные характеристики.

Различают статические и дифференциальные параметры нелинейных элементов. Статическое сопротивление R_ст = u/i, дифференциальное сопротивление R_д = du/di.

Дифференциальным сопротивлением нелинейного резистора в его рабочей точке называется отношение бесконечно малого приращения напряжения к бесконечно малому приращению тока на нелинейном элементе. Дифференциальное сопротивление может быть и отрицательным.

На рис. б показано, как по статической ВАХ определяются параметры нелинейного элемента. Графически R_ст определяется тангенсом угла α, а R_диф – тангенсом угла β. На графике:А – рабочая точка; прямая под углом β – касательная к вольт-амперной характеристике в точке А; прямая под углом α – секущая, проходящая через начало координат и точку А.

Рис. б. Характеристика для определения параметров нелинейного элемента

Расчет основывается на графическом анализе этих элементов:

Параллельное соединение: