Вопрос. Вольтамперная характеристика элемента электрической цепи — это зависимость протекающего через него тока от приложенного напряжения. У обычного резистора это зависимость и ее график — прямая линия. У некоторых элементов эта зависимость имеет более сложный вид, и соответствующие графики криволинейны. Предположим, у Вас есть два таких элемента. Предложите алгоритм, с помощью которого по графикам вольтамперных характеристик двух элементов можно построить график вольтамперной характеристики их последовательного соединения.
Задача. Электронная управляющая схема должна потреблять ток
Ответ на вопрос. При последовательном соединении двух элементов в них течет одинаковый («общий») ток, а общее напряжение есть сумма напряжений на элементах. Поэтому алгоритм построения вольт-амперной характеристики последовательного соединения двух нелинейных элементов может быть следующим: при каждом значении общего тока находим точку, отвечающую общему напряжению — путем суммирования напряжений для этого тока на каждом элементе.
Решение задачи. При подключении к аккумулятору одного стабилизатора последовательно со схемой ток в цепи должен удовлетворять двум уравнениям. Во-первых, он связан с напряжением на стабилизаторе уравнением его вольт-амперной характеристики Во-вторых, напряжение на стабилизаторе совпадает с напряжением на аккумуляторе и схеме, и по закону Ома для участка цепи с ЭДС
Эту систему из двух уравнений для двух неизвестных (I и U) можно решить графически. Для этого на графике, на котором построена кривая нужно построить прямую Точка их пересечения и определяет значение неизвестных. Как видно из левого графика, ток в цепи с одним стабилизатором что не подходит для схемы. Для анализа ситуации в случае с двумя стабилизаторами нужно поступить так же, только нужно искать точку пересечения прямой с вольт-амперной характеристикой последовательного соединения двух стабилизаторов, которая строится по алгоритму, разработанному в процессе ответа на вопрос (она построена на правом графике). Из правого графика находим, что в этом случае ток через схему то есть ситуация действительно «исправится». Впрочем, можно отметить, что точка пересечения лежит на участке «крутого склона» вольт-амперной характеристики пары стабилизаторов, что не очень хорошо: небольшие колебания ЭДС аккумулятора приведут к довольно заметным колебаниям тока в цепи.
Ответ: исправится: с одним стабилизатором ток потребления схемы с двумя