电压 - 电流特性和非线性

介绍

回想一下,欧姆的法律提供电阻器电压和电流之间的关系。欧姆的法律指出,对于图1所示的电阻器,1:$ v = i \ cdot r $图1.电阻

在本节中,我们将从电压 - 电流关系的观点来看欧姆法。这将提供一些与其他组件的电压电流关系的呈现的连续性,例如稍后的电容器,电感器,二极管和晶体管。我们还将从图形的角度看俄亥俄州的法律(一个I-V.曲线或电压的曲线图是电流的函数)。这也将允许我们介绍非理想电阻的概念。

图2显示了根据等式(1)的V与I的曲线图;得到的曲线是一个带斜率的直线R.。因此,等式(1)描述了用于a的电压 - 电流关系线性电阻。线性电路元件很棒,因为它们允许我们设计所谓的内容线性电路要么线性系统1)。线性电路比非线性电路更容易处理数学,但它们有一个问题:它们实际上并不存在 - 所有实际电路都在一定程度上是非线性的。

图2.线性电阻电压与电流特性。

与任何其他组件一样,所有电阻都是非线性, 在某种程度上。也就是说,电压 - 电流关系不完全是电流值的直线(例如,全部如果通过它们传递足够的电流,则电气设备将失败)。图3显示了可能的非线性电压 - 电流关系。然而,许多非线性电阻呈现出近似线性电压电流特性范围电压和电流;这也在图3中示出。我们现在假设我们使用的任何电阻在其电压 - 电流特性为线性的电压和电流范围内操作,并且可以通过等式(1)近似。

图3.非线性电压与电流特性。


要点:

  • 欧姆的定律提供了一种电压 - 电流特性线性电阻器。
  • 必须根据被动符号约定分配电压和电流。
  • 欧姆的法律是一个近似真实的电阻行为。这I-V.任何真实电阻的特征都在某种程度上是非线性的。例如,非常高的电流倾向于燃烧电阻器,改变其I-V特性。


1) 我们将在以后更加严格地定义线性系统线性度。目前,我们只会说,对于线性系统,参数将彼此成比例地变化。例如,在欧姆的定律中,如果我们将电流加倍,则电压倍增。因此,对于线性系统,电压 - 电流关系的曲线倾向于是直线。非线性系统不这样做,这使得它们更难设计。因此,即使系统是非线性的,工程师也真的,真的,试图假装它是。更稍后,更多,但被警告 - 数学非常酷,但具有挑战性。