Нелинейные электрические цепи

Электрическая цепь, сопротивление которой не зависит ни от тока, ни от напряжения, называется линейной. Если сопротивление какого-либо участка — элемента электрической цепи зависит от тока или напряжения, то как элемент, так и цепь называются нелинейными. Примерами нелинейных элементов являются лампы накаливания, электронные и полупроводниковые приборы. Сопротивление нелинейной цепи изменяется, поэтому ток в ней не пропорционален напряжению на ее зажимах, т. е. закон Ома неприменим для ее расчета. Для расчета нелинейных цепей пользуются обычно графическими методами.
Зависимость силы тока в цепи от напряжения на ее зажимах I = f (U) называется вольт-амперной характеристикой. Для линейного элемента вольтамперная характеристика представляет собой прямую Оа (рис. 2-19), проходящую через начало координат. Для нелинейного элемента она не прямолинейна, например, кривые Об и Ов — вольт-амперные характеристики для ламп с угольной и металлической нитями.

Для расчета неразветвленной цепи с двумя нелинейными элементами (рис. 2-20), выбрав масштабы для тока и напряжения, построим в одних осях координат (рис. 2-21) вольт-амперные характеристики двух элементов цепи I₁ = f₁(U₁) для НЭ₁ и
I₂ = f₂(U₂) для НЭ₂. Складывая напряжения U₁ и U₂, соответствующие одному и тому же значению тока, получим напряжение U на зажимах цепи, т. е. точки вольт-амперной характеристики цепи
I = f(U) (рис. 2-21). Например, точка А' вольт-амперной характеристики цепи для произвольного значения тока I' получена сложением абсцисс А'0 А'1 и А'0 А'2
При оределении тока в цепи по заданному напряжению U его откладывают по оси абсцисс (отрезок 00'). Перпендикуляр О'А, восстановленный из точки О до пересечения с вольт-амперной характеристикой цепи I= f (U), выражает ток цепи I.Отрезки прямой A₀A₁ и А₀А₂, проведенной через точку А параллельно оси абсцисс, определяют напряжения U₁ и U₂ на нелинейных участках цепи.

Расчет цепи с параллельно соединенными нелинейными элементами-
(рис. 2-22) при заданном напряжении на зажимах разветвления Uc заключается в нахождении токов в ветвях до их вольт-амперным характеристикам (рис. 2-23). Напряжение на ветвях одинаково, поэтому, отложив его по оси абсцисс (отрезок 00'), найдем токи I₁ и I₂ (отрезки
О'А₁ и О'А₂) . Общий ток цепи равен сумме токов в ветвях I = I₁ + I₂.

Если необходимо найти токи в ветвях по заданному общему току I то строят общую вольт-амперную характеристику I = f (U), складывая ординаты вольт-амперных характеристик ветвей, соответствующие одним и тем же значениям напряжений (рис. 2-23).
При заданном токе I (точка А на общей характеристике) находим напряжение Uс = U₁ = U₂ (точка А) и точки I₁ и I₂ (точки A₁ и A₂).