Нелінійні елементи використовуються в різних типах електричних кіл. Вони відіграють важливу роль, але їх використання вимагає відповідної підготовки всієї системи. Що таке нелінійні елементи електричного кола та чим вони відрізняються від лінійних елементів?
Перегляньте електрообладнання у оптового продавця Onninen
Що таке нелінійні елементи електричного кола?
Термін «нелінійні елементи електричного кола» стосується тих елементів, які не задовольняють принцип пропорційності щодо струму та напруги. Іншими словами, вольт-амперна характеристика цих елементів не є прямою лінією. Нелінійна залежність між струмом та напругою, що утворюється, залежить від багатьох факторів.
Характерною особливістю нелінійних елементів даної системи є відсутність постійного опору. Він змінюється залежно від значення струму та напруги в колі. Ця властивість означає, що нелінійні елементи можуть поводитися по-різному залежно від умов експлуатації.
Нелінійні елементи, в контексті вольт-амперних характеристик, не є прямою лінією, а можуть набувати дуже різної форми. Для проведення відповідних вимірювань необхідне спеціальне електрообладнання або модульне обладнання .
Нелінійні елементи в електрообладнанні (приклади)
Нелінійні елементи використовуються в багатьох електричних колах. Одним із прикладів є діод, який зустрічається в багатьох пристроях. Він відповідає за проходження струму в односпрямованому порядку, у напрямку провідності. Однак у зворотному напрямку він практично повністю блокується. Нелінійність діода пов'язана з фактом односпрямованого проходження, оскільки струм, що протікає в напрямку провідності, раптово зростає, доки не буде досягнуто певної порогової напруги.
Другим прикладом нелінійного елемента є транзистор. Це стосується як біполярних, так і уніполярних моделей. Залежно від специфіки системи, вони можуть функціонувати як перемикачі або підсилювачі. Аналізуючи вольт-амперні характеристики, можна побачити, що у випадку транзисторів це дуже складно. Це залежить від таких факторів, як: базова напруга або напруга на затворі. У цьому випадку нелінійність виникає внаслідок занадто малої зміни керуючої напруги та зміни до великого струму на виході.
Нелінійним елементом у колі може також бути тиристор, варистор, або діяти як діак чи симистор.
Різниця між лінійними та нелінійними елементами електричних кіл
Говорячи про різницю між лінійними та нелінійними елементами в електричних колах, можна зазначити, що принципова відмінність пов'язана зі співвідношенням між струмом та напругою.
Лінійні елементи – це ті компоненти електричних систем, які задовольняють закон Ома. У випадку лінійних елементів спостерігається, що напруга та струм характеризуються пропорційністю. Тому, створюючи характеристику напруги (IV), створюється пряма лінія. Зв'язок між напругою та струмом є лінійним, що означає, що збільшення одного значення параметра завжди спричинятиме рівне збільшення іншого значення. Тому залежності можна описати за допомогою лінійних диференціальних рівнянь. Стосовно лінійних елементів відбувається так звана суперпозиція, що на практиці означає, що сформовані реакції на вхідні сигнали в системі можна підсумувати.
У випадку нелінійних елементів залежність між струмом і напругою не дотримується, що призводить до формування нелінійної функції вольт-амперної характеристики. На формування функції впливає багато зовнішніх факторів, таких як температура або рівень напруги струму. Для опису залежностей необхідно використовувати нелінійні математичні рівняння. Крім того, закон суперпозиції не виконується. На практиці це означає, що вхідні сигнали неможливо підсумувати. Зміни не є пропорційними.
Застосування нелінійних елементів в електричних колах
Нелінійні елементи присутні в таких галузях, як електроніка . У вигляді діодів вони використовуються в блоках живлення комп'ютерів та зарядних пристроях для мобільних пристроїв. Як транзистори вони використовуються в мікропроцесорах та аудіопідсилювачах.
Нелінійні елементи також зустрічаються в регуляторах освітлення, вони дозволяють керувати двигуном, а також знаходяться в подовжувачах, де вони діють як захист від перенапруги. Це елементи, що використовуються в цифрових годинниках та як генератори сигналів. Вони також використовуються у фотоелементах або цифрових камерах.
Монтажні кабелі створюють електричне коло, але самі по собі вони не є нелінійними. Однак, якщо вони мають працювати в таких системах, вони повинні бути правильно підібрані, щоб все коло функціонувало правильно та без збоїв. Кабелі та дроти повинні бути здатними переносити імпульсний струм і бути стійкими до електромагнітних перешкод. Їхня роль полягає в мінімізації падінь напруги, які можуть порушити роботу окремих компонентів. Ланцюги з принаймні одним нелінійним елементом повинні характеризуватися високою стійкістю до перенапруг та захистом від перегріву, незалежно від джерела напруги.