Дополнительные вопросы к задаче

1. Как определить токи диода и нагрузки при напряжении U=U₁= 10,8 В? При U = U₁ напряжение участка АБ (см. рис. 34), как было найдено в задаче, U_Н1 = 7,7 В (отрезок ОД на рис. 45). Этому напряжению соответствует точка Г (рис. 35) вольтамперной характеристики диода. Ордината точки Г определяет ток диода I _д1 = 1,3 мА. Ток в сопротивлении r _н или ток нагрузки I _н1 = I₁ — I _д1 = 2,7 — 1,3 = 1,4 мА.

2. Можно ли в решении задачи использовать «метод пересечений»? Нелинейный участок цепи AБ (см. рис. 44), имеющий вольтамперную характеристику 3 (см. рис. 45), соединен последовательно с линейным сопротивлением r. Напряжение на зажимах цепи задано. В таком случае можно отказаться от построения суммарной вольтамперной характеристики 5 (см. рис. 45) и воспользоваться нагрузочной характеристикой ПК₁ (см. рис.45), проведенной из точки П (U = 12 В) под углом α к оси ординат. Учитывая масштабы тока М_I = 10 ^-3 А/см и напряжения М_U = 2 В/см, получаем угол

Результаты двух методов решения задачи (использование кривой 5 или прямой ПК₁) совпадают, так как при U = 12 В точки К и К₁ (см. рис. 35) имеют одну и ту же ординату тока I = 3,6 мА.

Если из точек U₁ и U₂ (см. рис. 35) провести прямые, параллельные ПК₁, то они пройдут через точки H₁ и М₁ (см. рис. 45), определяющие, как известно из решения задачи, режим цепи (см. рис. 44) при заданных предельных значениях напряжения U = U₁ и U = U₂.

3. Как объяснить большие изменения тока I при сравнительно малых изменениях напряжения U? При решении задачи было найдено, что ток цепи изменяется от I₁ = 2,7 мА до I₂ = 4,5 мА, или Δ I = I ₂ — I ₁ = 4,5 - 2,7= 1,8 мА, что составляет:

где

Оказывается, ток цепи изменяется на ±25% при изменении общего напряжения только на ±10%. Этот результат понятен: во-первых, в нелинейной цепи нет прямой пропорциональности между током и напряжением и, во-вторых, в данной цепи (см. рис. 44) большие изменения тока I и напряжения на сопротивлений U_r = rI, превышающие колебания напряжения U, обеспечивают сравнительно малые изменения напряжения U _н =U — U_r, что необходимо для эффекта стабилизации напряжения U _н.

4. Как влияет величина сопротивления r _нна режим цепи? С увеличением сопротивления r _н(см. рис. 44) его вольтамперная характеристика (прямая 2 на рис. 45) располагается более полого (уменьшается угол ее наклона к оси U). Так как кривая 3 (см. рис. 40) построена по сумме ординат соответствующих точек прямой 2и кривой 1, то с уменьшением ординат точек прямой 2 кривая 3 приблизится к кривой 1. Это означает, что график зависимости I(U _н ) (кривая 3) будет более крутым на рабочем участке НМ (см. рис. 45), и стабилизация напряжения улучшится.

5. Как влияет на стабилизацию напряжения величина сопротивления r? Нагрузочная характеристика ПК₁ (см. рис. 35) наклонена к оси I под углом α, величина которого (при заданных масштабах графика) зависит только от сопротивления r (см. рис. 44). Поэтому величина r выбирается таким образом, чтобы точка К ₁находилась в середине диапазона рабочих токов диода (токи участка вольтамперной характеристики диода, обеспечивающей стабилизацию напряжения). Заметим, что при r = 0 схема (см. рис. 44) вовсе не стабилизирует напряжение, так как в этом случае U = U _ни оба напряжения изменяются одинаково.