Диод Зенера

Для конденсаторов, соединённых последовательно и заряженных от одной батарейки, заряды одинаковы. Сопротивление вольтметра найдите омметром, подключив его параллельно неизвестному резистору.

1. Соединим последовательно конденсаторы неизвестной и известной ёмкостей и зарядим их от батарейки. Затем измерим напряжения на конденсаторах \(U_1\) и \(U_2\). Через конденсаторы протёк заряд \(q = C_1U_1 = C_2U_2\), откуда \[C_2 = C_1\dfrac{U_1}{U_2} = 100~\text{мкФ}.\]

2. Подключим мультиметр в режиме омметра к вольтметру постоянного тока. Сопротивление вольтметра \(R_V = 1\) МОм на всех пределах измерения.

3. Меньший из резисторов измерим непосредственно омметром: \(R_1 = 10\) кОм. Для измерения второго резистора соединим вольтметр и этот резистор параллельно и подключим к омметру. Общее сопротивление \(R_\text{общ}\). Тогда \[R_2 = \dfrac{R_V R_\text{общ}}{R_V - R_\text{общ}} = 10~\text{МОм}.\]

4. Для снятия вольтамперной характеристики диода Зенера (стабилитрона) в качестве источника переменного напряжения используем предварительно заряженный конденсатор \(C_1 = 1000\) мкФ. Напряжение на стабилитроне \(U_2\) измеряем параллельно подключённым вольтметром (рис. 8). Для определения тока используем балластный резистор \(R_1 = 10\) кОм, на котором измеряем напряжение \(U_1\). Тогда ток через стабилитрон \[I = \dfrac{U_1}{R_1} - \dfrac{U_2}{R_V}.\] Эта формула учитывает то, что при некоторых напряжениях \(U_2\) ток через стабилитрон сравним с током через вольтметр. Для расширения диапазона можно использовать заряженный конденсатор с последовательно включённой батарейкой.

Будем считать ток через стабилитрон больше нуля тогда, когда вывод с чёрной меткой подключён к «\(+\)» источника. В этом случае стабилитрон ведёт себя как обычный диод. В обратном направлении стабилитрон находится при напряжениях меньших напряжения стабилизации (для данного стабилитрона \(U_S = 5{,}1\) В), поэтому ВАХ имеет не характерный для стабилитрона вид. Данные снятой характеристики (таблица в официальном решении) приведены на рис. 9.