ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ И ЭЛЕМЕНТОВ

Элементы электрических цепей, сопротивления которых не зависят от тока, называют линейными.

Элементы, сопротивления которых меняются в зависимости от тока, называют нелинейными. В нелинейных цепях характеристики i = f(u) нелинейны. Строго говоря, все реальные электрические цепи в какой – то мере нелинейны. Так, сопротивление R резистора изменяется хотя бы потому, что при изменениях тока изменяется его температура. Если магнитная проницаемость вещества сердечника катушки зависит от напряженности магнитного поля, то индуктивность L этой катушки также зависит от тока. Наконец, емкость конденсатора С зависит от напряжения, если диэлектрическая проницаемость его диэлектрика зависит от напряженности электрического поля.

Особенности нелинейных электрических цепей позволяют осуществлять целый ряд весьма важных для практики процессов: выпрямление переменного тока, преобразование постоянного тока в переменный, преобразование частоты переменного тока, стабилизацию тока и напряжения и т.д.

К нелинейным элементам, широко используемым на практике, относятся, в частности, лампы накаливания, полупроводниковые и вакуумные диоды, тиристоры и триоды, неоновые лампы, стабилитроны, тиратроны и т.д.

Характеристики нелинейных элементов i=f(u) делят на симметричные (рис.92 а) и несимметричные (рис. 92 б). У элементов с симметричными характеристиками сопротивление зависит от тока одинаково для различных направлений тока ( на рис. 92 а приведены

а б

Рис.92

характеристики лампы накаливания с вольфрамовой нитью (кривая 2) и термосопротивления (кривая 1)). У элементов с несимметричными характеристиками (рис.92 б), последние несимметричны относительно осей. У них сопротивления по-разному зависят от направления тока. Вольт – амперная характеристика i = f(u) полупроводникового диода является несимметричной (рис. 92 б).

При прямом токе характеристика имеет вид круто восходящей ветви. Сопротивление диода мало. В обратном же направлении ток по величине мал, так как сопротивление диода очень велико. Ток не изменяется до некоторого предельного значения обратного напряжения U_пр, после чего резко возрастает. При напряжении, большем предельного, наступает пробой p-n перехода и вентильные свойства диода исчезают. Из-за наличия такой несимметричной вольт – амперной характеристики полупроводниковые диоды широко используются при выпрямлении переменного тока.