ПРИМЕРЫ
Пример1.1. Нелинейные сопротивления и
, включенные последовательно в электрическую цепь постоянного тока (рис. 4, а), имеют вольт-амперные характеристики
и
, приведенные на рис. 4, б. Определить ток
в цепи и напряжения
и
на этих сопротивлениях, если приложенное к цепи напряжение
В. В каких пределах измениться напряжение
цепи при изменении тока
от
мА до
мА?
Решение. Строят общую вольт-амперную характеристику указанных двух последовательно соединенных нелинейных элементов (рис. 4, б) исходя из условия, что подводимое к цепи напряжение
при данном токе
нагрузки равно сумме напряжений на сопротивлениях
и
, т.е.
.
Ток в цепи при напряжении В согласно зависимости
определяется ординатой
, соответствующей
мА.
Напряжение на участках цепи находят из графических зависимостей. При токе мА
В (абсцисса 5-4),
В (абсцисса 5-3). При токе
мА напряжение, подводимое к цепи,
В. Следовательно, изменение подводимого к цепи напряжения при изменении тока в заданных пределах согласно рис. 4, б составляет:
В.
Пример1.2. В электрическую цепь постоянного тока (рис. 4, в) при напряжении В включены параллельно нелинейные сопротивления
и
, вольт-амперные характеристики
и
которых представлены на рис. 1, б. Определить общий ток
в цепи, токи
и
в ветвях.
Решение. Общая вольт-амперная характеристика (рис. 4, б) при параллельном соединении нелинейных сопротивлений построена сложением токов (ординат) зависимостей
и
при соответствующем напряжении. Ток нелинейного сопротивления
(рис. 4, а) при заданном напряжении
В равен ординате
:
мА. Общий ток в неразветвленной части цепи равен ординате
:
мА.
Пример1.3. В электрическую цепь постоянного тока (рис. 5, а) включено нелинейное сопротивление . Определить ток
в нелинейном сопротивлении и напряжение
, действующее между точками
и
цепи. Вольт-амперная характеристика нелинейного сопротивления
(кривая 3) приведена на рис. 5, б. ЭДС источника питания
В, сопротивление резисторов:
Ом;
Ом;
Ом;
Ом.
Решение. Используя метод эквивалентного генератора, определяем напряжение , действующее между точками
и
электрической цепи в режиме холостого хода при отключенном нелинейном сопротивлении
(рис. 5, а).
Ток в ветви резистора при отключенном нелинейном сопротивлении
(выключатель В выключен):
А.
Ток в ветви резистора при отключенном нелинейном сопротивлении
:
А.
ЭДС эквивалентного генератора определяют при отключенном нелинейном сопротивлении
. По второму закону Кирхгофа из уравнения электрического равновесия, составленного для внешнего замкнутого контура электрической цепи (рис. 5, а):
или
В, откуда
В.
Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора относительно точек
и
электрической цепи рис. 5, а, при закороченном источнике ЭДС
:
Ом.
В соответствии со схемой замещения рассматриваемой нелинейной электрической цепи (рис. 5, в) исходя из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа, имеем: , отсюда
.
Полученное уравнение представляет аналитическое выражение зависимости . Поскольку ЭДС
и
, последнее уравнение является уравнением прямой в системе координат
и
(рис. 5, б, точка 1), проходящей через точки с координатами, которые определяются в режиме холостого хода (при
;
В) и в режиме короткого замыкания (
), ток
А (точка 2).
Ток в цепи нелинейного сопротивления
и напряжение
на его зажимах определяют графическим способом как координаты точек пересечения вольт-амперной характеристики нелинейного элемента
(рис. 5, б) с полученной прямолинейной зависимостью
. При этом
А;
В.
Пример1.4. Для точки вольт-амперной характеристики
нелинейного элемента (рис. 6) определить статическое
и дифференциальное
сопротивления.
Решение. Статическое сопротивление, соответствующее точке вольт-амперной характеристики:
кОм. Статическое сопротивление пропорционально тангенсу угла
, т.е.
, где
- масштаб сопротивлений.
Дифференциальное сопротивление, соответствующее вольт-амперной характеристики: кОм. Дифференциальное сопротивление пропорционально тангенсу угла
.