Внешняя характеристика линейного активного
Двухполюсника
Предварительные соображения. Внешняя характеристика любого линейного активного двухполюсника в принципе имеет такой же вид, как внешние характеристики источника напряжения (рис. 2.11) и источника тока (рис. 2.13), то есть внешняя характеристика активного двухполюсника – это прямая, положение которой определяется двумя точками: точкой холостого хода () и точкой короткого замыкания (). Если параметры источника напряжения ( и ) подобрать так, чтобы они совпали с аналогичными параметрами активного двухполюсника, то внешние характеристики обоих двухполюсников окажутся одинаковыми, т.е. двухполюсники будут эквивалентны друг другу.
Возможность замены сложного активного двухполюсника простым источником напряжения в ряде случаев позволяет упростить схему электрической цепи и расчет токов в ней.
Вывод уравнения внешней характеристики. Рассмотрим активный двухполюсник, нагруженный резистором с переменным сопротивлением . Заменим этот резистор переменной ЭДС , равной напряжению на резисторе. В соответствии с теоремой компенсации (И 2.19) в результате такой замены получится эквивалентная цепь (рис. 2.15). Ток в ветви с ЭДС равен току в ветви с сопротивлением .
|
|
Рис. 2.15. Преобразование сопротивления нагрузки в ЭДС
К эквивалентной цепи применим принцип наложения. Сначала исключим из цепи ЭДС и определим ток , создаваемый во внешней ветви источниками, которые содержатся внутри активного двухполюсника. Этот ток представляет собой ток короткого замыкания активного двухполюсника (рис. 2.16) и является постоянной величиной (параметром) двухполюсника. Затем исключим из цепи внутренние источники активного двухполюсника и определим ток, создаваемый ЭДС . Он равен
.
Здесь - это входное сопротивление пассивного двухполюсника, полученного из активного двухполюсника исключением его внутренних источников, коротко его называют входным (эквивалентным) сопротивлением активного двухполюсника; знак минус является следствием того, что ЭДС и ток направлены навстречу друг другу (рис. 2.16)
Рис. 2.16. Определение тока активного двухполюсника методом наложения
Согласно принципу наложения ток в нагрузке активного двухполюсника равен
.
Если в последнем уравнении положить (холостой ход), то получится, что
.
С учетом этого соотношения уравнение внешней характеристики приводится к виду
И 2.35 | . (2.7) |
И 2.36 | Ток и напряжение на зажимах активного двухполюсника (и на его нагрузке) связаны линейной зависимостью с коэффициентами и , которые являются параметрами активного двухполюсника (напряжение холостого хода и входное сопротивление соответственно). |
|
|
График внешней характеристики линейного активного двухполюсника показан на рис. 2.17.
Рис. 2.17. Внешняя характеристика линейного активного двухполюсника
И 2.37 | Заключение. Внешняя характеристика любого линейного активного двухполюсника (2.7) отличается от внешней характеристики источника напряжения (2.5) только обозначениями коэффициентов. По параметрам активного двухполюсника и , можно определить параметры эквивалентного источника напряжения и и (, ). |
И 2.38 | Определение. Источник напряжения, эквивалентный активному двухполюснику, называют эквивалентным генератором. |