Здравствуйте, alexandr!
Условие : ЭДС E = 3 В, внутреннее сопротивление R = 5 Ом.
Вычислить ток ч-з батарейку, суммарную мощность на 2х лампочках с нелинейной ВАХ при их последовательном соединении, а затем при параллельном соединении.
Решение : Для расчёта электронных цепей, содержащих НЭ (НЕлинейный элемент), нужна ВАХ (ВольтАмперная Характеристика этого НЭ). ВАХ дана в Условии. На ней надо построить Нагрузочную линию. Для этого надо на этом же графике соединить отрезком 2 точки : Точку E = 3 В на оси напряжений и точку Im = E / R = 0,6 А на оси токов. Я показал Нагрузочную линию красным отрезком на доработанной картинке (прилагаю ниже).
В первом варианте решения все элементы схемы (ЭДС , её внутреннее сопротивление R , 2 лампочки) соединены последовательно. Следовательно, для 2х лампочек надо построить суммарную ВАХ по оцифрованным точкам, удвоив значения напряжений исходной ВАХ. Я начертил Iпос розовым цветом . На пересечении линий Iпос с нагрузочной линией читаем искомый ток батарейки I = 0,2 А .
Делаем проверку: Подставляем найденный ток в Исходную ВАХ . Получаем напряжение на одной лампе U
1 = 1 В. На резисторе R при таком токе упадёт Ur = I·5 = 0,2·5 = 1 В . Сумма напряжений на всех 3х потребителях совпадает со значением E = 3 В. Значит, расчёт верный.
На одной лампе выделится мощность P
1 = U
1·I
1 = 1·0,2 = 0,2 Вт.
Ответ1 : Ток ч-з батарейку равен 200 мА, суммарная мощность, выделяющаяся на двух лампочках, равна 0,4 Вт.
Во 2м варианте решения лампочки соединены параллельно. Однако их группа соединена с элементами E и R последовательно. Значит, для расчёта применяем ту же нагрузочную линию, но суммарную ВАХ для группы из 2х ламп строим по точкам удвоением тока для оцифрованных напряжений. Я начертил Iпар зелёным цветом. На пересечении линий Iпар с нагрузочной линией читаем искомый ток батарейки I
2 = 0,4 А .
Делаем проверку: Подставляем половину найденного тока в Исходную ВАХ . Получаем напряжение на каждой лампе U
1 = 1 В. На резисторе R при таком токе упадёт Ur = I·5 = 0,4·5 = 2 В . Сумма напряжений на ламп-группе и сопротивлении тоже совпадает со значением E = 3 В. Значит, и тут расчёт верный.
На группе ламп выделится мощность P
1 = U
1·I
2 = 1·0,4 = 0,4 Вт.
Ответ2 : Ток ч-з батарейку равен 400 мА, суммарная мощность, выделяющаяся на лампочках, равна 0,4 Вт.
Кто сильно сомневается в правильности решения, может сделать ещё проверку методом Баланса мощностей.
Например, для 2го варианта мощность источника Pи = E·I
2 = 3·0,4 = 1.2 Вт.
Мощность всех потребителей Pп = U
1·I
2 + I
22·R = 1·0,4 + 0,4
2·5 = 0,4 + 0,8 = 1.2 Вт.
Мощности совпали. Значит, проверка успешна!
См также решение похожей задачи
rfpro.ru/question/187169 (ссылка1)Расчёт нелинейных эл-цепей "Элементы опто-злектроники"
Ссылка2 на стр8 .