Черный ящик
7/10Определите, какая схема содержится в черном ящике, и найдите параметры входящих в неё элементов. Известно, что в ящике \(2\) резистора, один из которых включён последовательно с входным проводом для ограничения тока во избежание перегорания цепи.
Внимание! Перед началом измерений установите все регуляторы напряжения источника питания в крайнее левое (нулевое) положение. При поданном напряжении регулируемого источника больше \(5\) В подключать чёрный ящик к цепи лишь кратковременно, измерения проводить максимально быстро (до \(10\) с), во избежание перегрева и сгорания элементов! Новый чёрный ящик взамен сожжённого, выдан, естественно, не будет.
Оборудование: чёрный ящик с проводами, мультиметр, источник питания, миллиметровая бумага.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаБатарея видна при измерении напряжения вольтметром без нагрузки. Разный наклон ВАХ при разной полярности говорит о диоде; сопротивления находите по наклону участков ВАХ при больших напряжениях.
ОтветБатарея \(\mathcal{E} \approx 1{,}5\) В и диод \(D\) (выпрямительный, \(U_0 \approx 0{,}5\) В) в ветви параллельно с ветвью батареи и резистором \(R_3 \approx 150\) Ом; последовательно с входом — резистор \(R_4 \approx 220\) Ом.
РешениеПодключая чёрный ящик к мультиметру в режиме вольтметра, видим батарею с ЭДС \(\approx 1{,}5\) В. Вольт-амперная характеристика имеет разный угол наклона при положительном и отрицательном напряжении, значит, в цепи есть диод. Из возможных схем условию удовлетворяет только вторая: батарея с резистором \(R_3\) образует ветвь, параллельную диоду \(D\), а резистор \(R_4\) включён последовательно с входом.
Сопротивления находим по наклонам участков ВАХ: \(R_4 = \dfrac{\Delta U_+}{\Delta I_+} \approx 220\) Ом, \(R_3 + R_4 = \dfrac{\Delta U_-}{\Delta I_-} \approx 370\) Ом, откуда \(R_3 \approx 150\) Ом. Напряжение открытия диода \(U_0 \approx 0{,}5\) В определяется по току \(I_{\text{и}}\) в точке излома графика из соотношения \(\mathcal{E} - I_{\text{и}} R_3 = U_0\).
Похожие задачи
- Двойной диодный ключ ИОШ 2014/15, 11 кл.
- Неидеальные диоды ВсОШ 2014/15, 9 кл.
- Чёрная звезда ВсОШ 2016/17, 11 кл.
- Нелинейная электрическая цепь ВсОШ 2017/18, 10 кл.
- Мостовая схема с диодом Физтех 2019/20, 11 кл.
- Диод и четыре резистора «Шаг в будущее» 2019/20, 10 кл.