由伏―安曲线寻找两元件的“工作点” 伏安特性曲线怎么画

  1、问题的提出�   元件的伏―安曲线反映了元件的电学特性,从曲线的走向可以看出,元件的电流怎样随其两端电压的变化而变化,曲线上每一个点不妨称之为“状态点”,实际发生的点称之为“工作点”,如图1,如果在元件两端加6V电压,则通过它的电流为60mA,C点则是“工作点”,其余点是“状态点”。�
  �
  设某元件直接接在电池两端,如图2,R和电池的伏-安曲线如图3所示,交点C对于曲线I的意义是:加在R两端的电压和通过它的电流;对于曲线II的意义是:电池的路端电压和通过它的电流,由于电源的路端电压和通过它的电流等于R两端的电压和通过R的电流,所以C是R的“工作点”。那么,如果有两个元件串联(或并联)起来,再接在电源两端,如图4所示,伏-安曲线的交点是“工作点”吗?如图4由于R1(或R2)两端的电压不等于电源的路端电压,所以B点(或C点)并不是它的“工作点”,这时怎样找“工作点”呢?下面研究这个问题。�
  �
  2、两电阻元件串联后接在电源两端,设两元件的伏-安曲线已知,如图6所示,画电源的的伏-安曲线Ⅲ。由图4中电路图可知通过元件R1(或R2)的电流等于电源的电流,R1和R2的电压之和等于电源的路端电压,根据这个关系,我们在Ⅰ轴取某恰当的电流值I0,画一条平行横轴的直线,与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点分别为B、C、D,使U1+U2=U3即线段�AB�+�AC�=�AD�,由图6几何关系可知:即�AB�+�AB�+�BC�=�AB�+�BC�+�CD�,所以只要满足�AB�=�CD�,则B、C、D三点分别是R1、R2电源的“工作点”。实际操作时,只要使用一刻度尺,让它平行于横轴上下移动找到�AB�=�CD�的位置,就找到了B、C、D三点。�
  3、两电阻元件并联后接在电源两端。�
  电路图如图7所示,R1、R2的伏-安曲线如图8所示,画电源的伏―安曲线Ⅲ,因通过R1(或R2)电流与电源的电流不相等,Ⅰ(或Ⅱ)Ⅲ与的交点不是它们的工作点。由图7可以看出I=I1+I2,电源的路端电压等于R1(或R2)两端的电压;据此关系,在U轴取某一恰当电压U0,画一条平行于纵轴的直线,与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点分别是B、C、D(如图8所示),使I1+I2=I3,由前面分析可知,只要满足线段�CD�=�AB�,则B、C、D三点分别是R1、R2,电源的“工作点”。�
  �
  4、一非线性元件R1与一线性元件R0串联后接在电源两端。�
  如图9,因R0是线性元件,阻值不变,可以把它看成电源的内阻,画出等效电源的伏―安曲线Ⅱ,已知R1的伏―安曲线Ⅰ,则交点A就是它们的“工作点”,如图10所示。
  ��
  5、一非线性元件与二极管串联后接在电源两端。�
  设R1和D的伏-安曲线已知,分别为Ⅰ、Ⅱ,那么交点E是不是工作点?有什么意义?设E点对应的电流以及电压分别为I0和U0,如图12所示。如果电源的路端电压为2U0,则交点是工作点,这时R1和D的电阻相等,分得的电压也相等,当电源的路端电压不等于2U0,怎样找“工作点”呢?我们作电源的伏―安曲线Ⅲ,同前述办法,作平行横轴的虚线,使得线段�AB�=�CD�,如图12所示则交点B、C、D就是R1、D电源的“工作点”。�
  �
  为了研究元件的电学特性,科学或技术上的基本方法是绘制出该元件伏-安曲线。几个元件连接起来,各元件在什么电压和电流下工作?根据串联的电流和电压关系,寻找各元件的工作点这是一个有效的方法,这种方法在科学和技术中被广泛应用,也是近几年的高考热点,在教学中渗透伏-安思想,学习用伏-安曲线研究问题的方法,对于提高学生科学素质有重要意义。
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

推荐访问:元件 曲线 寻找 工作