Использование понятия резистор для анализа простых электрических цепей

Модель резистора (рис.1.1), связывает линейно между собой напряжение и ток на участке между точками 1 и 2. Возьмем какое-то реальное электротехническое устройство (рис1.4), имеющее два зажима. Подключим к нему источник э.д.с., величину которого можно менять. Очевидно, вольтметр будет показывать напряжение на зажимах элемента, а амперметр ток. Если окажется, что показания вольтметра и амперметра связаны между собой линейной зависимостью, то можно для анализа заменить реальное устройство моделью резистора. Буква П означает, что это пассивный двухполюсник, т.е. внутри нет источников энергии.

Рис.1.4 Представление реального устройства моделью резистора

Вернемся к электрической лампочке. Для описания электрических процессов в ней достаточно использования понятий ток и напряжение. Это также устройство, имеющее два зажима и казалось бы модель резистора подходит для анализа процессов в лампочке. Но, не будем спешить. Если по рис.1.4 для лампочки снять зависимость, связывающую показания вольтметра и амперметра, то получим реальную вольтамперную характеристику лампочки, показанную на рис.1.5.

Рис.1.5 Реальная вольтамперная характеристика лампочки

Это, нелинейная вольтамперная характеристика, так как ее вид отличен от прямой, проходящей через начало координат. В результате, если взять отношение и , то, очевидно, что . Следовательно, если для лампочки принять в качестве модели резистор, то непонятно какой величины должен быть параметр . Если внимательно посмотреть на вольтамперную характеристику лампочки (рис.1.5), то при напряжении, приложенном к лампочке, меньше , зависимость между током и напряжением имеет вид, практически прямой, проходящей через начало координат. Итак, при выполнении условия , в целях анализа лампочку можно представить резистивным элементом с параметром . Очевидно, при выполнении вышеуказанных условий, лампочки могут быть представлены в виде резисторов. При таких условиях, на рис. 1.6 показаны расчетные модели для: последовательно и параллельно соединенных лампочек.

а	б
Рис.1.6 Два способа соединения двух резисторов а) Последовательное соединение резисторов б) Параллельное соединение резисторов

Уважаемый читатель! Казалось бы какая разница между рис.В4 и 1.6. Внешне они выглядят одинаково. Разница и при том существенная состоит в том, что на рис.В4 мы имеем дело с так называемой принципиальной схемой соединения лампочек, анализ которой возможен только на качественном уровне, который был проделан выше, а рис. 1.6 показана модель этих схем. Для всех элементов модели имеются математические описания, а следовательно, возможно применение аналитических, графических и иных методов анализа. При этом, под моделью резистора может скрываться любое электротехническое устройство, в котором, во-первых имеет место преобразование энергии электромагнитного поля в тепловую, а во вторых, вольтамперная характеристика линейна.

Дата добавления: 2014-11-28