2020-04-07
400
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. |
