Вольт-амперные характеристики электрических ламп
Свойства электрической лампы как элемента электрической цепи, достаточно полно могут быть представлены ее вольт-амперной характеристикой, т. е. зависимостью падения напряжения на ней от величины протекающего тока.
Вольт-амперная характеристика газоразрядных ламп
В основе действия газоразрядных источников излучения лежит электрический разряд в атмосфере инертного газа (чаще всего аргон) и паров ртути. Излучение происходит за счет перехода электронов атомов ртути с орбиты с высоким содержанием энергии на орбиту с меньшей энергией. Из всего разнообразия электрических разрядов (тихий, тлеющий и т. д.) для искусственных источников характерен дуговой разряд, отличающийся высокими плотностями токов в канале разряда. Особенности дугового разряда как элемента электрической цепи определяют и особенности схем включения газоразрядных источников.
Вольт-амперная характеристика дугового разряда изображена на рис. 1 (кривая 1). Здесь же приведена вольт-амперная характеристика постоянного сопротивления (кривая 2). Для постоянного сопротивления отношение одинаково в любой точке характеристики. Оно определяет при малых приращениях на величину и знак динамического сопротивления и линейность характеристики.
Для характеристики дугового разряда это отношение, во-первых, численно непостоянно для разных точек, и во-вторых, отрицательно по знаку. Первая особенность определяет нелинейность характеристики, а вторая — так называемый «падающий» характер кривой. Таким образом, дуговой разряд имеет нелинейную падающую вольт-амперную характеристику.
Если подсчитать статическое сопротивление дуги в нескольких точках кривой ( R=U/I) , то можно увидеть, что с увеличением тока сопротивление дуги уменьшается.
Рис. 1. Вольт-амперные характеристики дугового разряда (1), постоянного сопротивления (2) и лампы накаливания (3)
При непосредственном включении дугового разряда в сеть с постоянным по величине напряжением разряд неустойчив и сопровождается бесконечным увеличением тока. Следовательно, в этом случае нужно принимать меры к стабилизации разряда. Стабилизация может быть обеспечена либо использованием источника напряжения с падающей внешней характеристикой (такая характеристика, например, специально создается у сварочного генератора для стабилизации сварочной дуги), либо дополнительным баластным сопротивлением, включенным последовательно с газоразрядным промежутком. Для газоразрядных источников излучения используется второй способ стабилизации разряда.
Рассмотрим случай включения газового промежутка последовательно с активным сопротивлением. На рис. 2 приведена вольт-амперная характеристика (кривая 1) газоразрядного промежутка и разность между напряжением сети и падением напряжения на балластном сопротивлении в функции тока (прямая 2).
Рис. 2. Схема включения газоразрядного промежутка последовательно с баластным сопротивлением (а) и вольт-амперные характеристики элементов (б)
Всякие стационарные режимы протекания тока в такой схеме должны удовлетворять закону Кирхгофа Uc=U б+ U л. Это условие выполняется в точках пересечения прямой 2 (Uс-Uб=f( I ) ) с вольт-амперной характеристикой I газоразрядного промежутка. Однако при падающих характеристиках пересечение возможно в нескольких точках, не каждая из которых будет соответствовать устойчивому режиму. Устойчивый режим будет в тех точках, для которых с увеличением тока сумма падений напряжений на лампе и балластном сопротивлении превысит напряжение источника, т.е. U б+ U л б+ U л
Это неравенство является критерием устойчивости. Критерию устойчивости на рис. 2 удовлетворяет точка В. В режимах левее точки В появляется положительный избыток напряжения Δ U, приводящий к увеличению тока, а в режиме правее точки В появляется отрицательный избыток напряжения Δ U, приводящий к уменьшению тока. Следовательно, режим в точке В является устойчивым, или стабилизированным.
Необходимо отметить, что ни напряжение, ни ток не стабилизируются включением балластного сопротивления, а стабилизируется только режим горения дуги. В самом деле, при увеличении напряжения сети до Uc1 режим горения остается устойчивым и переходит в точку B1 для которой ток и напряжение отличаются от соответствующих значений в точке В. Так же отличаются ток и напряжение дуги в устойчивой точке B2 при уменьшенном напряжении Uc2.
Эти рассуждения позволяют сделать вывод о том, что стабилизацией напряжения на газоразрядной лампе нельзя обеспечить стабильность разряда. Полученные выше выводы и соотношения для постоянного напряжения полностью применимы для цепей переменного напряжения. Для стабилизации разряда на переменном токе используют индуктивные и емкостные балласты, так как потери на них м еньше, чем на активном.
Вольт-амперная характеристика ламп накаливания
Вольт-амперная характеристика у ламп накаливания нелинейна и имеет восходящий характер. Нелинейность обусловлена зависимостью сопротивления нити накала от температуры, а следовательно, и от тока: чем больше ток, тем больше сопротивление нити. Восходящий характер кривой объясняется положительной величиной динамического сопротивления: в любой точке кривой положительному приращению тока соответствует положительное приращение падения напряжения. Автоматически создается устойчивый режим, т. е. ток при постоянном напряжении не может измениться из-за внутренних причин. Это позволяет включать лампу накаливания прямо на напряжение.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Вольт-амперная характеристика — Current–voltage characteristic
токовый выход в зависимости от приложенного напряжения для материала или устройства Вольт-амперные характеристики четырех устройств: резистора с большим сопротивлением, резистора с малое сопротивление, p – N переход диод и батарея с ненулевым внутренним сопротивлением. По горизонтальной оси отложено падение напряжения, по вертикальной оси — ток. Все четыре графика используют соглашение о пассивном знаке.
A вольт-амперная характеристика или ВАХ (вольт-амперная кривая) — это взаимосвязь, обычно представленная в виде диаграммы или график между электрическим током через цепь, устройство или материал и соответствующим напряжением или разностью потенциалов на нем.
- 1 В электронике
- 1.1 Типы ВАХ
В электронике
Зависимость тока стока МОП-транзистора от напряжение сток-исток для нескольких значений напряжения перегрузки, VGS — V th -V_ > ; граница между режимами линейный (омический ) и насыщенный (активный ) обозначена параболой изгиба вверх.
In электроника, соотношение между постоянным током (DC ) через электронное устройство и постоянным напряжением на его выводах называется вольт-амперной характеристикой. устройства. Инженеры-электронщики используют эти диаграммы для определения основных параметров устройства и моделирования его поведения в электрической цепи. Эти характеристики также известны как ВАХ, относящиеся к стандартным символам для тока и напряжения.
В электронных компонентах с более чем двумя выводами, таких как электронные лампы и транзисторы, соотношение тока и напряжения на одной паре выводов может зависеть от тока или напряжения на третьем выводе. Обычно это отображается на более сложном графике «ток – напряжение» с несколькими кривыми, каждая из которых представляет соотношение «ток-напряжение» при различных значениях тока или напряжения на третьем выводе.
Например, диаграмма справа показывает семейство ВАХ для MOSFET как функция напряжения стока с перенапряжением (V GS — V th) в качестве параметра.
Простейшая ВАХ — это кривая резистора, который согласно закону Ома демонстрирует линейную зависимость между приложенным напряжением и результирующий электрический ток ; ток пропорционален напряжению, поэтому ВАХ представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат с положительным наклоном . величина, обратная наклона, равна сопротивлению.
. ВАХ электрического компонента может быть измерена с помощью прибора, называемого измерителем кривой. крутизна и начальное напряжение транзистора — это примеры параметров, традиционно измеряемых по ВАХ устройства.
Типы ВАХ
Форма характеристической кривой электрического компонента многое говорит о его рабочих характеристиках. ВАХ различных устройств можно сгруппировать по категориям:
Квадранты плоскости ВАХ. Источники питания имеют кривые, проходящие через красные области.
- Активные и пассивные: устройства, у которых есть ВАХ, ограниченные первым и третьим квадрантами плоскости ВАХ, проходящими через origin, это пассивные компоненты (нагрузки), которые потребляют электрическую мощность из схемы. Примерами являются резисторы и электродвигатели. Обычный ток всегда течет через эти устройства в направлении электрического поля, от положительного вывода напряжения к отрицательному, поэтому заряды теряют потенциальную энергию в устройство, которое преобразуется в тепло или другую форму энергии.
Напротив, устройства с ВАХ, которые проходят через второй или четвертый квадранты, являются активными компонентами, источниками питания, который может производить электроэнергию. Примеры: батареи и генераторы. Когда он работает во втором или четвертом квадранте, ток вынужден течь через устройство от отрицательного к положительному выводу напряжения против силы противодействия электрического поля, поэтому электрические заряды получают потенциальная энергия. Таким образом, устройство преобразует некоторую другую форму энергии в электрическую.
- Линейное против нелинейного: прямая линия, проходящая через начало координат, представляет элемент линейной схемы, а изогнутая линия представляет нелинейный элемент. Например, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности являются линейными, а диоды и транзисторы — нелинейными. ВАХ, представляющая собой прямую линию через начало координат с положительным наклоном , представляет собой линейный или омический резистор, наиболее распространенный тип сопротивления в схемах. Он подчиняется закону Ома ; ток пропорционален приложенному напряжению в широком диапазоне. Его сопротивление, равное обратной величине наклона линии, является постоянным. Изогнутая линия ВАХ представляет нелинейное сопротивление, например диод. В этом типе сопротивление изменяется в зависимости от приложенного напряжения или тока.
- Отрицательное сопротивление по сравнению с положительным сопротивлением: ВАХ, немонотонная (имеющая пики и впадины), представляет устройство, которое имеет отрицательное сопротивление. Области кривой с отрицательным наклоном (спускающийся вправо) представляют рабочие области, где устройство имеет отрицательное дифференциальное сопротивление, а области положительного наклона представляют собой положительное дифференциальное сопротивление. Устройства с отрицательным сопротивлением могут использоваться для изготовления усилителей и генераторов. туннельные диоды и диоды Ганна являются примерами компонентов с отрицательным сопротивлением.
- Гистерезис по сравнению с однозначным: устройства с гистерезисом ; то есть, в котором отношение тока к напряжению зависит не только от текущего приложенного входа, но и от прошлой истории входов, имеют ВАХ, состоящие из семейств замкнутых контуров. Каждая ветвь петли отмечена стрелкой. Примеры устройств с гистерезисом включают стальные сердечники индукторы и трансформаторы, тиристоры, такие как SCR и DIAC, и газоразрядные трубки, такие как неоновые лампы.
- , ВАХ, аналогичная характеристической кривой туннельного диода. Он имеет отрицательное сопротивление в заштрихованной области напряжения между v 1 и v 2
- DIAC ВАХ. V BO — напряжение отключения.
Мемристор ВАХ, показывающая сжатый гистерезис
диод Ганна ВАХ, показывающая отрицательное дифференциальное сопротивление с гистерезисом (обратите внимание на стрелки)
В электрофизиологии
Аппроксимация компонентов ионов калия и натрия так называемой «цельноклеточной» ВАХ нейрона.
Хотя ВАХ применимы к любой электрической системе, они находят широкое применение в области биологических электричество, особенно в подразделе электрофизиологии. В этом случае напряжение относится к напряжению на биологической мембране, мембранному потенциалу, а ток — это поток заряженных ионов через каналы в этой мембране. Ток определяется проводимостью этих каналов.
В случае ионного тока через биологические мембраны, токи измеряются изнутри наружу. То есть положительные токи, известные как «наружный ток», соответствуют положительно заряженным ионам, пересекающим клеточную мембрану изнутри наружу, или отрицательно заряженным ионам, пересекающим снаружи внутрь. Точно так же токи с отрицательным значением называются «внутренним током», что соответствует положительно заряженным ионам, пересекающим клеточную мембрану снаружи внутрь, или отрицательно заряженным ионам, пересекающим изнутри наружу.
На рисунке справа показана ВАХ, которая больше соответствует токам в возбудимых биологических мембранах (таких как нейронный аксон ). Синяя линия показывает зависимость I – V для иона калия. Обратите внимание, что он линейный, что означает отсутствие зависящего от напряжения стробирования ионного канала калия. Желтая линия показывает зависимость I – V для иона натрия. Обратите внимание, что он не является линейным, что указывает на то, что канал ионов натрия зависит от напряжения. Зеленая линия показывает зависимость ВАХ, полученную путем суммирования натриевого и калиевого токов. Это приближает реальный мембранный потенциал и текущее соотношение клетки, содержащей оба типа каналов.
См. Также
Ссылки
На Викискладе есть материалы, относящиеся к вольт-амперным характеристикам устройства . - ^H. Я. ван дер Бейл (1919). «Теория и рабочие характеристики темионного усилителя». Труды ИРЭ. Институт Радиоинженеров. 7 (2): 97–126. doi :10.1109/JRPROC.1919.217425.
Почему вольт амперная характеристика лампы не является прямой линией.
жизнь так устроена, что приходится прогибаться даже если ты сделан из вольфрама
при увеличении напряжения спираль нагревается, у металлического проводника при этом увеличивается удельное сопротивление, поэтому ток растет не так быстроПохожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
1) Как зависит сила тока от напряжения? Почему? 2) Почему вольтамперная характеристика лампы не является прямой линией?
3) Как зависит мощность от напряжения? Почему?
Зависимость силы тока от напряжения выражается законом Ома:
где I – сила тока;
U – напряжение, приложенное к участку цепи;
R – сопротивление участка.
Если рассматривать электрический ток как работу электрического поля по перемещению зарядов, то следует отметить, что силу, с которой поле действует на помещенный в него заряд, характеризует напряженность поля E. В свою очередь, напряженность связана с энергетической характеристикой поля – потенциалом φ. А напряжение U и является разностью потенциалов поля. Таким образом, ток пропорционален работе, совершаемой полем, которая пропорциональна разности потенциалов, отсюда и зависимость тока от напряжения.
Лампа накаливания является простейшим нелинейным элементом, так как сопротивление нити накала зависит от температуры. Таким образом, при работе лампа нагревается, сопротивление нити накала изменяется, отсюда наблюдается нелинейность ВАХ.
Мощность можно определить по формуле:
где U – напряжение;
Так как силу тока также можно рассматривать как функцию от напряжения, преобразуем выражение с учетом закона Ома:
где R – сопротивление.
Отсюда ответ: мощность имеет квадратичную зависимость от напряжения.
Новые вопросы в Физика
1. Принцип відносності Галілея. Маса. Закони Ньютона. 2. Закон всесвітнього тяжіння. Сили тяжіння та вага тіла. 3. Вільне падіння. 4. Деформація. 5. С … ила пружності та закон Гука. 6. Сила тертя. Сухе тертя та його види. 7. Закон Архімеда. Момент сили. 8. Рівновага, види рівноваги, умови рівноваги тіл. 9. Штучні супутники Землі, їх значення, види. Орбітальна станція. 10. Внесок Юрія Васильовича Кондратюка у розвиток космічних польотів. 11. Внесок Сергія Павловича Корольова у розвиток космічних польотів.
ЗАВДАННЯ 8 БУДЬ ЛАСКА ДОПОМОЖІТЬ
Магнітне поле та світлові явища Будь ласка з усіма вичеслениями. 1. Дальнозорка людина може читати книгу, тримаючи її на відстані не менше 60 см від … ока. Яка повинна бути оптична сила окулярів, якими користується людина, щоб читати книгу на відстані 25 см? 2. Збиральна лінза дає на екрані чітке зображення, яке у 2 рази більше цього предмета. Відстань від предмета до лінзи на 5 см перевищує її фокусну відстань. Знайти відстань від лінзи до екрана.3. Провідник довжиною 50 см і масою 2 г розташований перпендикулярно лініям індукції горизонтального магнітного поля. Якою має бути сила струму у провіднику, щоб він перебував у рівновазі в магнітному полі, якщо 10 мТл? 4. Відрізок дроту довжиною 10 см по якому тече струм 10 А, лежить на горизонтальному столі у вертикальному магнітному полі. Коефіцієнт тертя між дротом та столом 0,1, маса провідника 2 г. Знайти величину індукції магнітного поля.
6. За графіком залежності шляху від часу для рівномірного руху визначте швидкість руху тіла. Відповідь подайте в м/с ДАЮ 20 БАЛІВ ДОПОМОЖІТЬ ЗАВДАННЯ … 6
За графіком руху шляху від часу знайдіть середню швидкість руху тіла. Відповідь надайте в мс Пж помогите контрольную решить пж пж сроооочноо