Нелинейные цепи. 
Основы теории цепей

Электрическая цепь считается нелинейной, если она содержит хотя бы один нелинейный элемент (НЭ), т. е. такой элемент, ток и напряжение на зажимах которого связаны нелинейно. Процессы в нелинейных электрических цепях описываются нелинейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями. Следует помнить, что метод наложения к таким цепям в общем случае неприменим.

В зависимости от способности рассеивать электрическую энергию в виде тепла или накапливать магнитную и электрическую энергию различают нелинейное сопротивление и нелинейные накопители энергии — нелинейную индуктивность и нелинейную емкость.

Нелинейные электрические цепи постоянного тока

При постоянных токах рассматриваются электрические цепи только с нелинейными и линейными резисторами, так как емкость в такой цепи представляет собой разрыв цепи, а индуктивность — короткое замыкание участка цепи.

В качестве нелинейных резистивных элементов используется большая часть устройств, применяемых в электронике: диоды, стабилитроны, динисторы, тиристоры, транзисторы, бареттеры и многие другие.

Характеристики этих НЭ, получаемые экспериментально, задаются графиками (или таблицами) или приближенными аналитическими выражениями. Они представляют собой нелинейные зависимости тока от напряжения (вольт-амперная характеристика нелинейного сопротивления).

В зависимости от отсутствия или наличия управляющего фактора, дополнительно воздействующего на НЭ, различают неуправляемые и управляемые НЭ. Характеристика неуправляемого НЭ изображается одной кривой. Управляемый НЭ характеризуется семейством кривых, параметром которых является управляющий фактор.

В зависимости от вида ВАХ различают нелинейные элементы с симметричной относительно начала координат (рис. 6.1, а) и несимметричной характеристикой (рис. 6.1, б).

Условия работы НЭ с симметричной характеристикой не меняются при перемене знака тока и напряжения одновременно. При этом режим работы НЭ с несимметричной характеристикой значительно зависит от изменения знака тока и напряжения на его зажимах.

Характеристику, представленную на рис. 6.1, я, имеет бареттер, который представляет собой стальную или вольфрамовую нить, помещенную в стеклянный баллон, наполненный водородом (при давлении в несколь;

Рис. 6.1. Характеристики нелинейных элементов:

а — симметричная; 6 — несимметричная ко десятков миллиметров ртутного столба). Бареттер включается последовательно с нагрузкой, и, благодаря резкому увеличению его сопротивления при сравнительно небольшом увеличении тока, колебания напряжения в определенных пределах почти не отражаются на нагрузке. Вольт-амперную характеристику, изображенную на рис. 6.1, б, имеет кремниевый полупроводниковый диод. Из-за значительных отличий значений токов и напряжений при прямом и обратном включении диода приходится изображать его ВЛХ с различными масштабами по осям.