Характеристики VI (линейные и нелинейные)
Заряды есть у каждого живого и неживого существа на земле. В прежние века заряды считались отдыхом. Но в 19 веке было замечено новое явление относительно движущихся зарядов. Было замечено, что движущиеся заряды образуют ток. Эти токи возникают во многих ситуациях в природе, например, удар молнии на самом деле представляет собой ток, который течет от облаков к земле. В повседневной жизни люди сталкиваются с током во многих электрических устройствах.
Электрический ток
Устройства в нашем повседневном использовании несут электрический ток внутри себя. Факелы, лампочки, вентиляторы, обогреватели и т. д. являются некоторыми примерами электрических устройств, через которые протекает электрический ток. Представим, что заряды текут в горизонтальном направлении, в этом потоке допустим поверхность с небольшой площадью, перпендикулярной направлению потока зарядов. Предположим, что через эту область протекают как положительные, так и отрицательные заряды.
За заданный интервал времени «t» заряд, проходящий через поверхность, можно разделить на две части — положительные заряды и отрицательные заряды. Допустим, q + — это суммарный положительный заряд, прошедший через поверхность за данный интервал времени, аналогично q — это суммарный отрицательный заряд, прошедший через поверхность за данный интервал времени. В этом случае суммарный заряд, прошедший через эту поверхность за этот интервал, будет равен
q нетто = q + - q -
Electric current in defined as the rate of flow of charge in a conductor.
В этом случае средний ток, протекающий через данную поверхность за время «t», определяется выражением
Здесь я представляю средний ток, протекающий через поверхность.
The unit for current is Ampere (A), Ampere stands for Column/sec.
В случае, когда скорость протекания заряда изменяется, протекающий ток определяется выражением
⇒ 
Сопротивление
Вода, текущая по трубе, встречает сопротивление своему течению, если ток рассматривается как вода, а труба считается проводником, по которому течет ток. Та же аналогия может быть использована для вывода препятствия потоку и в случае тока. Это препятствие потоку против тока называется Сопротивлением . Сопротивление в проводе, испытывающем ток I и напряжение V, определяется как
R = V/I
Here, R denotes the resistance of the wire. Its unit is “ohms” which is denoted by Ω
Обратите внимание, что сопротивление обратно пропорционально силе тока, протекающего по проводу. Таким образом, чем больше сопротивление провода, тем меньше по нему протекает ток, что также можно вывести из интуитивного определения сопротивления.
VI Характеристики
Характеристики VI цепи обозначают вольтамперные характеристики цепи. График тока и напряжения нарисован на графике, чтобы показать, как изменяется одно при изменении другого. Наклон этого графика дает сопротивление, но только в том случае, когда наклон линейный. Значит ли это, что нелинейные графики характеристик ВИ тоже присутствуют? ДА. Существуют как линейные, так и нелинейные графики. Однако, если бы существовали нелинейные графики, закон Ома был бы недействителен. Закон Ома существует, как и нелинейный график.
Причина этого так называемого противоречия проста. Хотя закон Ома применим и верен для многих материалов, он неприменим для некоторых материалов, где закон пропорциональности не работает. Давайте узнаем о каждом из графиков подробно,
Характеристики линейного ВИ
Линейные характеристики ВА показаны омическими резисторами. Закон Ома говорит об отношении между напряжением и током, где он говорит, что напряжение и ток пропорциональны друг другу, поэтому, если нарисовать график, получится прямая линия. Наклон линии дает сопротивление. Чем выше наклон, тем выше будет сопротивление. Следовательно,
и R = тангенс θ
Характеристики VI дают прямую линию, проходящую через начало координат. В сопротивлении, если полярность напряжения изменена на обратную, ток начнет течь в противоположном направлении с одинаковой величиной, если величина напряжения не изменится.
Нелинейные характеристики VI
Если существуют нелинейные характеристики VI, а они есть, сопротивление должно проявлять другое свойство. Правильно, что если график VI нелинейный, то сопротивление непостоянно и зависит либо от напряжения, либо от тока. Примерами неомических сопротивлений являются диоды, SCR (резисторы, управляемые кремнием), транзисторы и т. д. Это заметные изменения, которые видны на нелинейных графиках.
- Напряжение больше не пропорционально току.
- Связь, существующая между напряжением и током, зависит от напряжения. Если напряжение изменить на противоположное без изменения величины, ток станет противоположным, но величина изменится.
- Соотношение между V и I не является уникальным, что означает, что для одного значения тока получается более одного значения напряжения.
Примеры проблем
Вопрос 1: Батарейка на 10 Вольт, подключенная к проводнику, индуцирует в проводнике ток 10 мА. Найдите сопротивление проводника.
Отвечать:
The resistance of conductor is given by the relation,
R = V/I
Given:
V = 10V
I = 10mA = 0.01 A
Plugging in the values inside the relation,
R = V/I
⇒ R = (10)/(0.01)
⇒ R= 1000 Ohms.
Вопрос 2: Батарея на 200 вольт, подключенная к материалу, индуцирует в проводнике ток 0 мА. Найдите сопротивление проводника.
Отвечать:
The resistance of conductor is given by the relation,
R = V/I
Given:
V = 200V
I = 0mA = 0 A
Plugging in the values inside the relation,
R = V/I
⇒ R = (200)/(0)
The resistance is closes to infinity, which means the material is an insulator.
Вопрос 3: Определите сопротивление по линейному графику, показанному ниже,
Решение:
In order to find the resistance from the V-I graph, the easiest way is to simply find the slope,
Take any x axis value (current value) and its relative y axis value (voltage), and then take their ratio to find the resistance,
R = 10/0.5 = 20Ω
R = 20/1 = 20Ω
R = 30/1.5 = 20Ω
Hence, finding slope from anywhere will provide one value of resistance, that is, 20Ω.
Вопрос 4: Определите сопротивление по линейному графику, показанному ниже,
Решение:
In order to find the resistance from the V-I graph, the easiest way is to simply find the slope,
Take any x axis value (current value) and its relative y axis value (voltage), and then take their ratio to find the resistance,
R = 10/1 = 10Ω
R = 20/2 = 10Ω
R = 40/4 = 10Ω
Hence, finding slope from anywhere will provide one value of resistance, that is, 10Ω.
Вопрос 5: Определите, какая из трех областей является областью отрицательного сопротивления на приведенном ниже графике.
Отвечать:
Negative resistance region is that region in which the slope of the graph becomes negative. Let’s observe the three regions and identify the negative region,
- Region 1 is the positive resistance region as the slope is positive and the region is clearly seen to be the ohmic region.
- Region 2 is the positive resistance region again, even though it is non-linear in nature, the graph is not going down and hence, the slope positive.
- Region 3 is the negative region as the graph in this region is going down making the slope negative.