Задачи › Вольт-амперная характеристика, нелинейные элементы

Вах-вах!

  1. Вах-вах!

    ВсОШ 2021/22, 9 кл.
    5/10

    Вольтамперной характеристикой (ВАХ) нелинейного элемента называют зависимость силы тока \(I\), текущего через элемент, от напряжения \(U\) на нём.

    1. С помощью мультиметра, проводов и серого ящика, содержащего нелинейный элемент НЭ, идеальный источник напряжения \(U_0\) и набор из пяти резисторов, включённых последовательно (см. рисунок), снимите зависимость силы тока \(I\), текущего через нелинейный элемент, от напряжения \(U_{AB}\) на контактах \(A\) и \(B\).

    Рисунок
    1. Постройте график полученной зависимости в формате А5.

    2. Считая известным, что при \(I = 20\) мА напряжение на нелинейном элементе равно \(U = 0{,}63\) В, получите ВАХ нелинейного элемента для диапазона \(10\) мА \(< I < 60\) мА и представьте её в виде таблицы и графика в формате А5 с указанием абсолютных погрешностей величин.

    Погрешность мультиметра во всех режимах равна \(1\%\pm 2\) ед. последнего разряда.

    Запрещено! Использовать мультиметр в режиме амперметра и закорачивать проводом контакты \(A\) и \(B\).

    Оборудование: серый ящик, соединительные провода с зажимами типа «крокодил» — 2 шт, мультиметр.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сопротивления резисторов ящика удобно измерить омметром. Шунтируя проводом отдельные резисторы, меняйте нагрузку; ток найдите по напряжению на известном резисторе.

    Ответ

    \(U_0 \approx 1{,}6\) В. ВАХ при \(I = 57;\ 35;\ 30{,}0;\ 21;\ 17{,}7;\ 15{,}0;\ 11{,}2;\ 10{,}2;\ 8{,}5;\ 6{,}8\) мА (погрешность \(\pm 3\), \(\pm 3\), \(\pm 1{,}4\), \(\pm 2\), \(\pm 0{,}9\), \(\pm 1{,}3\), \(\pm 1{,}1\), \(\pm 0{,}6\), \(\pm 0{,}5\), \(\pm 0{,}8\) мА) соответствуют \(U\) = 705, 666, 654, 631, 618, 608, 591, 585, 574, 563 мВ (погрешность \(\pm 11\)–\(12\) мВ).

    Решение

    Сопротивления резисторов ящика измерены омметром: \(R_1 = 5\) Ом, \(R_2 = 10\) Ом, \(R_3 = 20\) Ом, \(R_4 = 40\) Ом, \(R_5 = 80\) Ом. Один провод замыкает нелинейный элемент с контактом \(A\) и одним из контактов \(C\)–\(G\); второй провод шунтирует отдельные резисторы, получая разные нагрузочные сопротивления \(R\). Для каждого \(R\) измеряется \(U_{AB} = U_0 - U\) и напряжение \(U_1\) на \(R_1\) или \(U_2\) на \(R_2\) (тот, что не закорочен), откуда \(I\). Данные — в таблице решения.

    Рисунок

    По графику \(I(U_{AB})\) (см. рисунок) при \(I = 20\) мА имеем \(U_{AB} = 0{,}97\) В. По условию в этот момент \(U = 0{,}63\) В, поэтому \(U_0 = U_{AB} + U = 1{,}6\) В. Далее \(U = U_0 - U_{AB}\) пересчитывается для каждой точки, и строится ВАХ по столбцам \(I\) и \(U\) с погрешностями.

    Рисунок

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи