Element nieliniowy

Element nieliniowy – element obwodu elektrycznego, którego charakterystyka prądowo-napięciowa jest nieliniowa, czyli nie da się jej opisać analitycznie za pomocą równania prostej. Mówiąc inaczej, jest to element opisany równaniem algebraicznym nieliniowym lub równaniem różniczkowym nieliniowym. Nieliniowość charakterystyki wynika z zależności parametrów danego elementu nieliniowego od wartości i zwrotu prądu przepływającego przez ten element lub od napięcia występującego na jego zaciskach. Obwód elektryczny zawierający przynajmniej jeden element nieliniowy jest nazywany obwodem nieliniowym.

Symbol rezystora nieliniowego.

Przykład charakterystyki prądowo-napięciowej elementu nieliniowego. W tym wypadku jest to warystor.

Charakterystyka diody tunelowej.

Przykładami elementów nieliniowych są żarówka, bareter, warystor lub dioda tunelowa.

Parametry elementów nieliniowych

Dla elementów nieliniowych rozróżnia się charakterystyki statycznie oraz charakterystyki dynamiczne. Charakterystyki statyczne otrzymuje się przy „powolnych” zmianach w czasie wielkości opisujących dany element, natomiast charakterystyki dynamiczne otrzymuje się przy zmianach „szybkich”. Dlatego też w przypadku elementów nieliniowych mówi się o parametrach statycznych oraz dynamicznych.

Rezystor nieliniowy

Rezystancja statyczna jest stosunkiem napięcia do prądu dla danej wartości prądu, natomiast rezystancja dynamiczna jest pochodną napięcia względem prądu dla danej wartości prądu (indeks (A) oznacza „w danym punkcie pracy”):

$R_{s}={\frac {U_{(A)}}{I_{(A)}}}\qquad \qquad R_{d}={\frac {\operatorname {d} U}{\operatorname {d} I}}{\Bigg |}_{(A)}$

Cewka nieliniowa

Indukcyjność statyczna jest stosunkiem strumienia skojarzonego do prądu dla danej wartości prądu, natomiast indukcyjność dynamiczna jest pochodną strumienia skojarzonego względem prądu dla danej wartości prądu:

$L_{s}={\frac {\Psi _{(A)}}{I_{(A)}}}\qquad \qquad L_{d}={\frac {\operatorname {d} \Psi }{\operatorname {d} I}}{\Bigg |}_{(A)}$

Kondensator nieliniowy

Pojemność statyczna jest stosunkiem ładunku do napięcia dla danej wartości napięcia, natomiast pojemność dynamiczna jest pochodną ładunku względem napięcia dla danej wartości napięcia:

$C_{s}={\frac {Q_{(A)}}{U_{(A)}}}\qquad \qquad C_{d}={\frac {\operatorname {d} Q}{\operatorname {d} U}}{\Bigg |}_{(A)}$

Bibliografia

• Stanisław Bolkowski: Teoria obwodów elektrycznych. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1998, seria: Podręczniki Akademickie. Elektrotechnika. ISBN 83-204-2218-3.
• pod red. Tomasza Janowskiego: Laboratorium Podstaw Elektrotechniki I. Lublin: Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Lubelskiej, 1994, s. 71-73.