Lineare und nichtlineare Widerstandswiderstände

Alles Widerstände werden in lineare und nichtlineare unterteilt. Widerstände, deren Widerstandswerte nicht vom Wert des fließenden Stroms oder der angelegten Spannung abhängen (d. h. sich nicht ändern), werden als linear bezeichnet. In Kommunikationsgeräten und anderen elektronischen Geräten (Radioempfänger, Transistoren, Tonbandgeräte usw.) werden häufig kleine lineare Widerstände verwendet, beispielsweise vom Typ MLT (metallisiert, lackiert, hitzebeständig). Der Widerstandswert dieser Widerstände bleibt unverändert, wenn sich die an sie angelegten Spannungen oder die durch sie fließenden Ströme ändern, und daher sind diese Widerstände linear.

Widerstände, deren Widerstandswert sich abhängig vom Wert, der angelegten Spannung oder dem fließenden Strom ändert, werden als nichtlinear bezeichnet. Somit ist der Widerstand einer Glühlampe ohne Strom 10-15 mal geringer als bei normaler Verbrennung. ZU nichtlineare Elemente umfassen viele Halbleiterbauelemente.

Es wurde experimentell festgestellt, dass durch lineare Widerstandskreise momentane Spannungen und Ströme proportional zueinander sind... Das bedeutet, dass sich der Strom im Stromkreis und damit auch die Form genauso oft ändert, wenn sich die Spannung eine bestimmte Anzahl von Malen ändert Der im Stromkreis fließende Strom wiederholt die Form der an diesem Stromkreis anliegenden Spannung. Wenn beispielsweise eine Dreieckspannung an einen Widerstandskreis angelegt wird, ist der Strom ebenfalls Dreieck, eine zeitkonstante Spannung verursacht einen zeitkonstanten Strom und so weiter.

Somit folgt in linearen Widerstandsschaltungen die Form des Stroms der Form der Spannung, die diesen Strom verursacht hat.

Es können Fragen auftauchen: „Ist es nicht offensichtlich, dass Strom und Spannung die gleiche Form haben?“ Ist das nicht natürlich? Warum sollte dieser Umstand ausdrücklich vorgesehen sein?» Wir werden diese Fragen gleich beantworten. Tatsache ist, dass die Stromform die Spannungsform nur in einem bestimmten Fall wiederholt, nämlich in linearen Widerstandsschaltungen.

In Schaltungen mit anderen Elementen, beispielsweise mit Kondensatoren, weicht die Stromform im Allgemeinen immer von der Form der angelegten Spannung ab, daher ist die Übereinstimmung von Spannungs- und Stromform eher die Ausnahme als die Regel.

Denken Sie daran, dass ein linearer Widerstandsschaltkreis ein Sonderfall ist, bei dem die Strom- und Spannungswellenformen identisch sind und das Vorhandensein einer solchen Identität relativ selten und überhaupt nicht offensichtlich ist.

Darüber hinaus wurde experimentell festgestellt, dass in einem linearen Widerstandskreis der Strom umgekehrt proportional zum Widerstand ist, d. h. wenn der Widerstand um eine bestimmte Anzahl (bei konstanter Spannung) zunimmt, nimmt der Strom um die gleiche Anzahl ab .Der Zusammenhang zwischen Momentanströmen i, Momentanspannungen und Stromkreiswiderstand R wird durch die Formel ausgedrückt

Dieses Verhältnis heißt Ohmsches Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises... Da die größten Momentanwerte als Maximum bezeichnet werden, kann das Ohmsche Gesetz die Form annehmen

wobei Im und Um die maximalen Strom- bzw. Spannungswerte sind; Ip und Up – Strom und Spannung.

In einem bestimmten Fall dürfen sich Spannungen und Ströme im Laufe der Zeit nicht ändern (Konstantstromregime), dann werden die Werte der Momentanspannungen zu konstanten Werten und sie werden mit nicht und (d. h. einem Kleinbuchstaben wie jede Variable) mit a bezeichnet U (Großbuchstabe, der Wert des Wertes), in diesem speziellen Fall wird das Ohmsche Gesetz wie folgt geschrieben:

Im allgemeinen Fall muss daher für Spannungen und damit Ströme beliebiger Form die Grundform der Formel verwendet werden, die das Ohmsche Gesetz ausdrückt:

oder

Mit zeitlich konstanten Spannungen und Strömen

oder

Wichtige Regel: Das Ohmsche Gesetz für Momentanwerte gilt nur in Widerstandskreisen.

Widerstandselemente irreversibel wandelt elektrische Energie in Wärme umSie speichern jedoch keine Energie und werden daher als nicht energieintensiv bezeichnet. Aus dem Gesagten folgt, dass das Ohmsche Gesetz für Momentanwerte nur in Stromkreisen mit Elementen gilt, die keine Energie verbrauchen.