Linijiniai ir nelinijiniai elektros grandinės elementai

Linijiniai elementai

Tie elektros grandinės elementai, kurių srovės priklausomybė nuo įtampos I (U) arba įtampos nuo srovės U (I), taip pat varža R yra pastovi, vadinami tiesiniais elektros grandinės elementais. . Atitinkamai, grandinė, susidedanti iš tokių elementų, vadinama linijine elektros grandine.

Tiesiniams elementams būdinga tiesiškai simetriška srovės-įtampos charakteristika (CVC), kuri primena tiesią liniją, einančią per pradžią tam tikru kampu į koordinačių ašis. Tai rodo, kad linijiniams elementams ir linijinėms elektros grandinėms Omo dėsnis griežtai laikomasi.

Be to, galime kalbėti ne tik apie elementus su grynai aktyvia varža R, bet ir apie linijinius induktyvumus L ir talpas C, kur magnetinio srauto priklausomybė nuo srovės — Ф (I) ir kondensatoriaus įkrovos priklausomybė nuo įtampa tarp jo plokščių — q (U).

Puikus linijinio elemento pavyzdys yra suvyniotos vielos rezistorius… Srovė, einanti per tokį rezistorių tam tikrame darbinės įtampos diapazone, tiesiškai priklauso nuo varžos vertės ir nuo rezistoriui taikomos įtampos.

Laidininko charakteristika (srovės ir įtampos charakteristika) — laido įtampos ir jame esančios srovės santykis (dažniausiai išreiškiamas grafiku).

Pavyzdžiui, metalinio laidininko srovė yra proporcinga naudojamai įtampai, todėl charakteristika yra tiesi linija. Kuo statesnė linija, tuo mažesnė laido varža. Tačiau kai kurie laidininkai, kuriuose srovė nėra proporcinga naudojamai įtampai (pavyzdžiui, dujų išlydžio lempos), turi sudėtingesnę, netiesinę srovės įtampos charakteristiką.

Netiesiniai elementai

Jei elektros grandinės elementui srovės priklausomybė nuo įtampos arba įtampa nuo srovės, taip pat varža R nėra pastovi, t.y. kinta priklausomai nuo srovės ar nuo taikomos įtampos, tai tokie elementai vadinami netiesiniais ir, atitinkamai, elektros grandinė , kurioje yra bent vienas netiesinis elementas, netiesinė elektros grandinė.

Netiesinio elemento srovės įtampos charakteristika grafike nebėra tiesi linija, ji yra netiesinė ir dažnai asimetrinė, pavyzdžiui, puslaidininkinis diodas. Netiesiniams elektros grandinės elementams Ohmo dėsnis neįvykdytas.

Šiame kontekste galime kalbėti ne tik apie kaitinamąją lempą ar puslaidininkinį įtaisą, bet ir apie netiesinius induktyvumus bei kondensatorius, kur magnetinis srautas Φ ir krūvis q yra netiesiškai susiję su ritės srove arba įtampa tarp kondensatoriaus plokštės. Todėl jiems Weberio amperų charakteristikos ir Kulono voltų charakteristikos bus netiesinės, jos nustatomos lentelėmis, grafikais ar analitinėmis funkcijomis.

Netiesinio elemento pavyzdys yra kaitinamoji lempa. Didėjant srovei per lempos kaitinimo siūlą, didėja jos temperatūra ir didėja varža, vadinasi, ji nėra pastovi, todėl šis elektros grandinės elementas yra netiesinis.

Statinė varža

Netiesiniams elementams kiekviename jų I — V charakteristikos taške būdinga tam tikra statinė varža, ty kiekvienam įtampos ir srovės santykiui kiekviename grafiko taške priskiriama tam tikra varžos vertė. Jį galima apskaičiuoti kaip grafiko nuolydžio kampo alfa liestinė su horizontalia I ašimi, tarsi šis taškas būtų tiesiniame grafike.

Diferencinis pasipriešinimas

Netiesiniai elementai turi ir vadinamąją diferencinę varžą, kuri išreiškiama be galo mažo įtampos padidėjimo ir atitinkamo srovės pokyčio santykiu. Ši varža gali būti apskaičiuojama kaip kampo tarp I–V charakteristikos liestinės tam tikrame taške ir horizontaliosios ašies liestinė.

Dėl šio metodo paprastų netiesinių grandinių analizė ir skaičiavimas yra kuo paprastesnis.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytos tipinės I–V charakteristikos diodas… Jis yra pirmame ir trečiame koordinačių plokštumos kvadrantuose, tai rodo, kad esant teigiamai arba neigiamai įtampai diodo pn sandūrai (viena ar kita kryptimi), bus į priekį arba atgal poslinkis. nuo diodo pn sandūros. Diodo įtampai didėjant bet kuria kryptimi, srovė iš pradžių šiek tiek padidėja, o vėliau smarkiai padidėja. Dėl šios priežasties diodas priklauso nekontroliuojamam netiesiniam bipoliniam tinklui.

Šiame paveikslėlyje pavaizduota šeima, turinti tipines I–V charakteristikas. fotodiodas esant skirtingoms apšvietimo sąlygoms. Pagrindinis fotodiodo veikimo režimas yra atvirkštinio poslinkio režimas, kai esant pastoviam šviesos srautui Ф srovė praktiškai nekinta gana plačiame darbinių įtampų diapazone. Esant tokioms sąlygoms, fotodiodą apšviečiančio šviesos srauto moduliavimas tuo pačiu metu moduliuos srovę per fotodiodą. Taigi fotodiodas yra valdomas netiesinis bipolinis įtaisas.

Tai VAC tiristorius, čia galite pamatyti aiškią jo priklausomybę nuo valdymo elektrodo srovės dydžio. Pirmajame kvadrante yra tiristoriaus darbinė sekcija. Trečiame kvadrante I — V charakteristikos pradžia yra maža srovė ir didelė taikoma įtampa (uždaroje būsenoje tiristoriaus varža yra labai didelė). Pirmame kvadrante srovė didelė, įtampos kritimas mažas – tiristorius šiuo metu atidarytas.

Perėjimo iš uždaros į atvirą būseną momentas įvyksta, kai valdymo elektrodui patenka tam tikra srovė. Perėjimas iš atviros būsenos į uždarą įvyksta, kai sumažėja srovė per tiristorių.Taigi tiristorius yra valdomas netiesinis trijų polių (kaip tranzistorius, kur kolektoriaus srovė priklauso nuo bazinės srovės).