В электроэнергетике в основном применяются синусоидальные переменные напряжения. Они легко формируются с помощью генераторов, изменяются по величине посредством трансформаторов и передаются на большие расстояния.

При равномерном вращении петли провода в магнитном поле под действием индукции возникает синусоидальное напряжение. Оно каждый момент меняется по величине и периодически – по направлению (рис. 3).

Одно полное колебание называется периодом. Время, за которое совершается одно полное колебание, – это длительность периода T. Число периодов за одну секунду – это частота f. Единицей измерения частоты является герц (Гц).

Частота f переменного напряжения зависит от числа оборотов n и числа пар полюсов p генератора (f = p ∙ n). При вращении двухполюсного ротора генератора (1 пара полюсов) со скоростью вращения 3000 1/мин = 50 1/с индуцированное переменное напряжение имеет частоту 50 Гц.

Рис. 3. Генератор переменного тока

Трехфазное переменное напряжение и трехфазный переменный ток

Генератор трехфазного переменного тока имеет статор с тремя обмотками (U₁ – U₂, V₁ – V₂, W₁ – W₂), которые сдвинуты в пространстве на 120° (рис. 3). При повороте индуктора или ротора (катушка с возбуждением постоянного тока) на 360° в обмотках возникают три переменных напряжения и три переменных тока, которые соответственно сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120° (рис. 1).

Рис. 1. Генератор трехфазного переменного тока

Согласно графической характеристике трех переменных токов (рис. 2) в момент 1 (положение индуктора 90°) ток I₁, который течет в катушке U₁ – U₂, имеет свое наивысшее значение. Ток I₂ в катушке V₁ – V₂ и ток I₃ в катушке W₁ – W₂ соответственно равны половине тока I₁. Кроме того, токи I₂ и I₃ противонаправлены току I₁.

Сумма токов I₁, I₂, I₃ в любой момент равна нулю.

Это относится к любому положению индуктора (рис. 2).

Рис. 2. Графическая характеристика генератора трехфазного переменного тока

Для передачи этих трех переменных токов в принципе потребовалось бы шесть проводов (по одному прямому и одному обратному проводу. Однако благодаря соответствующему соединению (сцеплению) трех катушек обходятся лишь тремя проводами, так как эти провода вследствие временнóго сдвига трех переменных токов являются попеременно то прямым, то обратным проводом.

Соединение в звезду (рис. 3). Достигается путем соединения друг с другом концов 3 обмоток U₂, V₂, W₂ в нулевой точке. Начала обмоток U₁, V₁, W₁ соединяются с внешними проводами L₁, L₂, L₃ электрической сети.

Соединение треугольником (рис. 4). Достигается путем соединения соответственно конца одной обмотки с началом следующей обмотки, например, U₁ с W₂, W₁ с V₂, V₁ с U₂. Точки соединения соединяются с внешними проводами L₁, L₂, L₃ электрической сети.

Рис. 3. Соединение в звезду Рис. 3. Соединение треугольником

Соединение в звезду или треугольником называется соединением элементов электрической цепи.

Магнетизм

Постоянный магнетизм

Магниты притягивают железо, никель и кобальт. Местами наибольшего притяжения являются полюса магнита. Каждый магнит имеет северный и южный полюс.

Разноименные полюса двух магнитов взаимно притягиваются, а одноименные – взаимно отталкиваются.

Если подвижно расположить стержневой магнит, то он установится в направлении с севера на юг. Полюс, обращенный к северу, является северным полюсом магнита, противоположный полюс – южным. Вокруг магнита имеется магнитное поле. Силовые линии поля – это воображаемые линии, которые соответственно указывают направление магнитной силы. Они всегда замкнуты и при этом за пределами магнита направлены от северного полюса к южному, а внутри магнита – от южного полюса к северному (рис. 5).

Рис. 5. Поле стержневого магнита

Электромагнетизм

Вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Силовые линии поля имеют форму концентрических окружностей.

Направление силовых линий поля вокруг проводника можно определить по правилу буравчика. Если мысленно ввинчивать буравчик с правой резьбой в проводник в направлении тока, то направление вращения буравчика укажет направление силовых линий поля (рис. 1).

Рис. 1. Магнитное поле обтекаемого током проводника

Ток, поступающий в проводник, обозначается символом X, а ток, выходящий из проводника – символом • .

Если смотать проводник в катушку, то силовые линии магнитного поля внутри катушки окажутся связанными в пучок. Внутри катушки они проходят параллельно друг другу с постоянной плотностью; в этом случае говорят о однородном магнитном поле. В месте выхода силовых линий возникает северный полюс, а в месте входа силовых линий – южный полюс (рис. 2).

Рис. 2. Магнитное поле катушки

Действие сил между обтекаемыми током проводниками. Между двумя обтекаемыми током проводниками действуют силы, создаваемые магнитными полями (рис. 3).

Рис. 3. Обтекаемые током проводники

Проводники, обтекаемые одинаково направленными токами, взаимно притягиваются, а проводники, обтекаемые противоположно направленными токами, взаимно отталкиваются.

Обтекаемые током проводники в магнитном поле. Подвижно расположенная в магнитном поле катушка, обтекаемая током, поворачивается в определенное положение до тех пор, пока направление созданного ею магнитного поля не совпадет с направлением неподвижного магнитного поля. Непрерывное вращение может быть достигнуто, если на вращающейся катушке установить реверсирующий переключатель (коллектор), который незадолго до достижения конечного положения будет соответственно переключать направление тока в катушке (рис. 4).

Рис. 4. Проводник и катушка в магнитном поле

На обтекаемый током проводник в магнитном поле действует сила, которая стремится сдвинуть его из состояния покоя.

Железо в магнитном поле. Замкнутая траектория силовых линий магнитного поля называется магнитной цепью; её можно сравнить с электрической цепью.

Если в магнитной цепи имеется воздушный зазор, например, между статором и ротором генератора или электродвигателя, то силовые линии магнитного поля вынуждены преодолевать большое магнитное сопротивление. Магнитное сопротивление можно понизить, уменьшив воздушный зазор или поместив в полости катушки электромагнита сердечник из мягкого магнитного материала.

Железо усиливает магнитный поток Φ катушки.

Причиной этого является ориентация элементарных магнитов в железе, которые дополнительно воздействуют на силовые линии магнитного поля.

Самоиндукция

Возникает в обтекаемых током катушках при изменении тока, обтекающего катушку. Это изменение тока вызывает изменение магнитного поля катушки, т.е. в катушке изменяется величина магнитного потока. В результате этого возникает напряжение самоиндукции.

Опыт № 1 (рис. 1). Катушка со стальным сердечником (N = 1200 витков) и переменный резистор соединяются соответственно последовательно каждый со своей лампой накаливания (1,5 В/3 Вт), и на них подается напряжение 6 В. При этом переменный резистор регулируется так, чтобы обе лампы накаливания светили одинаково ярко.

Рис. 1. Включение катушки

Наблюдения. При замыкании электрической цепи лампа накаливания, последовательно соединенная с катушкой, загорается с задержкой.

Ток, протекающий в катушке, создает магнитное поле. Создаваемое магнитное поле вызывает изменение магнитного потока в катушке, которое в свою очередь индуцирует в катушке напряжение U_S, противонаправленное приложенному напряжению. Вследствие этого приложенное напряжение достигает своего полного действия лишь постепенно (рис. 3).

Самоиндукция, возникающая при включении катушки, вызывает задержку нарастания тока и магнитного поля.

Опыт № 2 (рис. 2). Катушка со стальным сердечником (N = 1200 витков) и лампа тлеющего разряда с напряжением зажигания около 150 В соединяются параллельно, и на них подается напряжение 6 В.

Рис. 2. Отключение катушки

Наблюдения. При размыкании электрической цепи лампа тлеющего разряда, параллельно соединенная с катушкой, мгновенно вспыхивает на короткое время.

После отключения источника напряжения в катушке больше нет тока. Установившееся до этого магнитное поле очень быстро уменьшается, т.е. оно меняет свое направление относительно направления, которое оно имело в фазе нарастания; в катушке индуцируется очень высокое напряжение (напряжение самоиндукции, рис. 3).

Самоиндукция, возникающая при отключении тока в одной катушке, вызывает задержку уменьшения тока и магнитного поля.

Это индуцированное напряжение (напряжение самоиндукции) имеет то же направление, что и поданное ранее напряжение. Напряжение самоиндукции еще какое-то короткое время поддерживает в катушке электрический ток, который препятствует резкому уменьшению магнитного поля (рис. 3).

Напряжение самоиндукции всегда направлено таким образом, что противодействует изменению тока.

Рис. 3. Графические характеристики напряжения и тока

Поскольку высокое напряжение самоиндукции, возникающее при отключении катушки, имеет то же направление, что и поданное ранее напряжение, даже при малейшем размыкании контакта возникает электрическая дуга.

Если на катушку подать переменное напряжение, то с увеличением частоты будет возрастать напряжение самоиндукции, в результате чего уменьшится среднее значение тока за единицу времени. Поэтому ток в катушке уменьшится, т.е. как будто бы возрастет сопротивление катушки (индуктивное сопротивление) (рис. 1).

Рис. 1. Индуктивное сопротивление катушки

Конденсатор

Конденсатор состоит из двух металлических проводников, между которыми находится изолятор (рис. 2).

Рис. 2. Устройство конденсатора

При подаче на конденсатор постоянного напряжения возникает кратковременный зарядный ток. После этого постоянный ток запирается конденсатором. При коротком замыкании конденсатора возникает разрядный ток, направленный в противоположную сторону (рис. 3). При зарядке конденсатора источник напряжения выкачивает электроны из одной пластины конденсатора и закачивает их в другую пластину, т.е. с одной стороны конденсатора возникает недостаток электронов, а с другой стороны – их избыток.

После отключения конденсатора от источника напряжения эта разница в количестве электронов на пластинах сохраняется, т.е. конденсатор заряжен. Аккумулирующая способность конденсатора называется емкостью C. Единицей её измерения является фарад (Ф).

Если подать на конденсатор переменное напряжение, то с увеличением частоты будет возрастать количество процессов зарядки и разрядки, в результате чего также будет возрастать среднее значение тока в единицу времени. Поэтому ток в конденсаторе увеличится, т.е. как будто бы уменьшится сопротивление (емкостное сопротивление).

Рис. 3. Характеристика зарядки и разрядки конденсатора

Электрохимия

Электропроводность в жидкостях

Химически чистая вода не проводит электрический ток. При добавлении кислоты, щелочи или соли химически чистая вода становится электропроводной.

Электропроводные жидкости – это электролиты.

В электролите, например, в серной кислоте H₂S0₄, определенное число молекул расщеплено на их основные составные части 2 H⁺ и S0₄^–. Такой процесс расщепления называется диссоциация. Эти основные составные части, атомы и молекулы, обладают различными электрическими зарядами; они называются ионами¹⁾.

При подаче напряжения на электролит ионы приходят в движение под воздействием электрического тока (рис. 4).

Рис. 4. Электролиз хлорида меди

При этом положительно заряженные ионы движутся к катоду (отрицательному полюсу). Там они забирают недостающие электроны, становятся электрически нейтральными и осаждаются.

Отрицательно заряженные ионы движутся к аноду (положительному полюсу). Там они отдают лишние электроны, становятся электрически нейтральными и осаждаются.

¹⁾ Ион (греч.) = движущийся

Электролиз

Электролиты при прохождении через них постоянного тока распадаются на свои основные составные части. Этот процесс называется электролизом.

Основные составные части отделяются в местах подвода тока (на электродах) и могут вступать в соединение с материалом электродов.

Гальванизация. Методом электролиза можно наносить на заготовки тонкие металлические покрытия, например, для их защиты от коррозии или для создания электропроводных поверхностей на пластмассах (печатные платы).

При подаче постоянного напряжения к цепи опытной установки (рис. 1) положительно заряженные ионы меди (Cu⁺⁺) движутся к отрицательному электроду и отдают ему свой заряд; медь осаждается на отрицательном электроде (катоде) и образует металлическое покрытие.

Рис. 1. Гальванизация

Отрицательно заряженные ионы кислотного остатка (SO₄^{––) движутся к положительному медному электроду (аноду) и отдают ему свой заряд (электроны). При этом возникает молекула сульфата меди (CuSO₄). Она может снова диссоциировать. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не израсходуется медный анод. При этом на катоде (полюс «–») осаждается чистая медь. Этот метод применяется для получения цветных металлов с очень высокой степенью чистоты, составляющей, например, у электролитической меди 99,98 %.}

Используя метод электролиза, можно наносить на листовую сталь для автомобильных кузовов слой цинка точно заданной толщины.

Гальванические элементы

Состоят из двух электродов, изготовленных из разных металлов, или же одного металлического и одного угольного электрода, а также электролита.

Электрическое напряжение возникает вследствие электрохимических процессов, происходящих между электродами.

Возникающее напряжение зависит от положения, которое материалы электродов занимают в электрохимическом ряду напряжений (рис. 2), а также от вида и концентрации электролита.

Рис. 2. Электрохимический ряд напряжений

Гальванические элементы делятся на первичные и вторичные элементы.

Первичные элементы. Электрохимические процессы, возникающие при преобразовании энергии, являются необратимыми. Отрицательный полюс, который всегда состоит из менее благородного металла, разрушается; электролит может высохнуть или вытечь.

Вторичные элементы. В них возможно обращение электрохимических процессов посредством зарядки постоянным током, как это происходит, например, в стартерных батареях. В процессе зарядки электрическая энергия накапливается в форме химической энергии, в процессе разрядки химическая энергия снова превращается в электрическую.

Все электролитические элементы содержат экологически вредные вещества, такие как, например, кислоты, щелочи, свинец и другие тяжелые металлы. Они требуют целенаправленной утилизации, при этом не разрешается выбрасывать их вместе с бытовыми отходами.

ВОПРОСЫ НА ПОВТОРЕНИЕ

1. Как действуют друг на друга полюса двух магнитов?

2. Какое влияние оказывает стальной сердечник в обтекаемой током катушке?

3. Как ведут себя два обтекаемых током проводника, когда ток по ним течет в одном и том же направлении и в противоположных направлениях?

4. Что понимается под самоиндукцией?

5. Как ведет себя конденсатор, на который подано переменное напряжение возрастающей частоты?

6. Как происходит процесс гальванизации?

Электронные элементы

При изготовлении электронных элементов, например, диодов, транзисторов, применяются полупроводниковые материалы. При температурах, близких к абсолютному нулю (- 273 °C ≙ 0 K), эти материалы ведут себя как диэлектрики, т.е. имеют большое удельное электрическое сопротивление.

По своему удельному электрическому сопротивлению при комнатной температуре полупроводниковые материалы располагаются между диэлектриками и металлическими проводниками (рис. 1).

Рис. 1. Удельное электрическое сопротивление материалов при комнатной температуре

При повышении температуры сопротивление полупроводниковых материалов уменьшается, а их проводимость увеличивается.

Полупроводниковые материалы сильно зависимы от температуры. Эта их особенность используется, например, в термисторах. То, что при повышении температуры сопротивление полупроводниковых материалов уменьшается, свидетельствует о том, что они обладают NTC-характеристикой (имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления (NTC)). Поэтому при повышении температуры и одном и том же напряжении увеличивается интенсивность прохождения тока, что может привести к разрушению полупроводниковых элементов. В связи с этим полупроводниковые элементы часто монтируются на радиаторе. Например, в автомобиле приходится монтировать таким образом электронные блоки управления, чтобы они не подвергались интенсивному тепловому излучению.

Величина сопротивления полупроводниковых материалов также может зависеть, например, от поданного напряжения, от попадающего на них света, от действующего на них давления или от силы попадающего на них магнитного поля. Кроме того, на характеристику их сопротивления влияют примеси других веществ (изменение характеристики полупроводника путем введения примесей).

В таблице 1 перечислены часто применяемые полупроводниковые материалы и электронные элементы, в которых они применяются.

Таблица 1

Полупроводники n-типа и p-типа

Проводимость чистейшего кремния может быть сильно увеличена посредством самого незначительного «загрязнения» примесными атомами. В зависимости от того, какой конкретный материал встраивается (вводится) в кристаллическую решетку основного материала, кремния, получают полупроводники n-типа или полупроводники p-типа (рис. 2).

Рис. 2. Полупроводник n-типа и полупроводник p-типа

(образное представление системы)

Полупроводники n-типа (n от negativ, отрицательный). Представляют собой полупроводниковые материалы, имеющие избыточное количество электронов. При подаче электрического напряжения на полупроводник n-типа свободные электроны в нём движутся как в металлическом проводнике.

Носителями заряда в полупроводниках n-типа являются электроны.

Полупроводники p-типа (p от positiv, положительный). Они представляют собой полупроводниковые материалы, имеющие недостаточное количество электронов. В тех местах, где отсутствуют электроны, их недостаточно, а, следовательно, полупроводниковый материал имеет положительный заряд. Такое место, где отсутствует электрон, иначе называется дыркой. При подаче напряжения на полупроводник p-типа соседний свободный электрон может заскочить в дырку. Однако при этом дырка перейдет к атому, который отдал электрон.

Носителями заряда в полупроводниках p-типа являются дырки.

P-n-переход. Когда полупроводник p-типа граничит с полупроводником n-типа, возникает p-n-переход. В пограничном слое свободные электроны полупроводника n-типа переходят в дырки полупроводника p-типа. В результате в пограничном слое почти не остается свободных носителей заряда (электронов и дырок) (рис. 1).

Рис. 1. p-n-переход

В области p-n-перехода полупроводников образуется запирающий слой.

Диоды

Представляют собой полупроводниковые элементы, состоящие из одного полупроводника p-типа и одного полупроводника n-типа; эти полупроводники образуют p-n-переход. Диоды имеют два вывода. При монтаже диода в электрической схеме в зависимости от полярности различают рабочие состояния пропускания и запирания (рис. 2).

Рис. 2. Схема включения диодов

Диоды пропускают ток только в одном направлении и запирают его в противоположном направлении. Они работают как вентили.

Полоса пропускания диодов (рис. 3 и 4). В диодах, работающих в пропускном направлении (направление вперед ), при подъеме напряжения U_F’ выше противодействующего напряжения сильно возрастает прямой ток I_F. В германиевых диодах противодействующее напряжение составляет около 0,3 В, в кремниевых – около 0,7 В.

При напряжении ниже противодействующего напряжения диод, работающий в полосе пропускания, имеет большое омическое сопротивление, а при напряжении выше противодействующего напряжения – низкое.

Рис. 3. Полоса пропускания диодов

Область запирания диодов (рис. 4). Через диоды, работающие в запирающем направлении (обратное направление ), даже при возрастании напряжения U_R протекает лишь незначительный обратный ток I_R.

Область пробоя диодов (рис. 4). При дальнейшем увеличении запирающего напряжения диод становится токопроводящим; резко возрастающий в этот момент обратный ток становится током пробоя, который может разрушить диод.

Рис. 4.Характеристика диода

Выпрямительные схемы

Диоды применяются для выпрямления переменных напряжений.

Однополуволновая схема (рис. 5). Когда в определенный момент времени на клемму 1 генератора поступает положительная полуволна напряжения, диод включается в пропускном направлении; диод пропускает положительную полуволну напряжения. При поступлении отрицательной полуволны напряжения диод включается в запирающем направлении, при этом отрицательная полуволна напряжения подавляется, и напряжение в это время равняется нулю.

Рис. 5. Однополуволновая схема

Двухполуволновые схемы (рис. 1).Диоды включаются в цепь таким образом, что в процессе выпрямления тока может быть задействована как положительная, так и отрицательная полуволна напряжения. Принцип выпрямления можно рассмотреть на схеме электрических соединений (рис. 1).

Рис. 1. Двухполуволновая схема

Когда в определенный момент времени на клемму 1 генератора поступает положительная полуволна напряжения, ток течет через диоды и нагрузку к клемме 2 (красная стрелка).

Когда в определенный момент времени на клемму 1 генератора поступает отрицательная полуволна напряжения, ток течет от клеммы 2 через диоды и нагрузку к клемме 1 (пунктирная красная стрелка).

Если рассмотреть направление тока в нагрузочном резисторе R, то оно одинаковое в обоих случаях. Таким образом, для выпрямления используются обе полуволны напряжения. Возникающее при этом постоянное напряжение более равномерное, чем при однополуволновой схеме (рис. 1).

Диоды Зенера (полупроводниковые стабилитроны)

Диоды Зенера¹⁾ чаще всего работают в обратном направлении, т.е. они включаются в цепь в запирающем направлении. На их характеристической кривой наблюдается резкий изгиб на переходе из области запирания в область пробоя. При этом сильно возрастает ток пробоя (ток Зенера I_Z) (рис. 2).

Рабочей областью диодов Зенера является область пробоя.

В области пробоя диоды Зенера работают как выключатели или вентили. В электронных схемах они могут применяться, например, для стабилизации напряжения, ограничения напряжения или в качестве задатчика.

¹⁾ Кларенс Мэлвин Зенер, американский физик

Рис. 2. Рабочие характеристики диодов Зенера

Диод Зенера, например, диод Зенера типа V6 (рис. 2) становится токопроводящим при напряжении Зенера U_Z от 8,0 В до 8,1 В. Максимально допустимый ток I_Z через такой диод Зенера составляет около 170 мA. При более высоком токе этот диод Зенера разрушится от термической перегрузки.

Любому диоду Зенера требуется добавочный резистор для ограничения тока.

Стабилизация напряжения (рис.3). Пока на диоде Зенера не достигнуто напряжение Зенера, его сопротивление R_Z существенно превышает сопротивление добавочного резистора R₁. Полное рабочее напряжение U₁практически присутствует на диоде Зенера, а, значит, одновременно и на нагрузочном резисторе R_L.

Когда рабочее напряжение U₁ превышает напряжение Зенера U_Z, сопротивление диода Зенера очень сильно падает. В результате ток Зенера дополнительно течет через добавочный резистор R₁, так что на добавочном резисторе R₁ увеличивается падение напряжения U_a.

Рис. 3. Стабилизация напряжения

При стабилизации напряжения посредством диода Зенера достигается почти постоянное выходное напряжение U₂ благодаря падению напряжения U_a на добавочном резисторе R₁.

Транзисторы

Состоят из трех расположенных друг над другом полупроводниковых слоев, каждый из которых имеет по одному электрическому выводу. По чередованию полупроводниковых слоев транзистор можно сравнить с двумя противовключенными диодами. В зависимости от структуры полупроводниковых слоев различают транзисторы структуры p-n-p и транзисторы структуры n-p-n. Полупроводниковые слои с их выводами называются эмиттер Э,коллектор К ибаза G (таблица 1).

Таблица 1

Транзисторы могут применяться в качестве выключателей с функцией реле, а также в качестве усилителей и управляемых резисторов.

Транзистор в качестве выключателя (рис. 1)

Обеспечивает возможность бесконтактного включения и выключения большого рабочего тока посредством небольшого управляющего тока; а поскольку в нем отсутствуют механические подвижные части, он работает без износа, бесшумно и без искрового промежутка. Процессы включения и выключения осуществляются без задержек, в диапазоне микросекунд. В этом случае транзистор имеет функцию реле.

Рис. 1. Транзистор в качестве выключателя (принцип)

Транзистор структуры p-n-p в качестве выключателя (рис. 2)

Состояние «Включено». При работе транзистора структуры p-n-pбаза и коллектор всегда имеют отрицательную полярность относительно эмиттера (рис. 2). При подаче между эмиттером E и базой B постоянного напряжения начинает течь небольшой ток базы I_B (управляющий ток), который переключает транзистор: в этот момент времени через переключаемую нагрузку (лампу накаливания) может течь большой ток эмиттер-коллектор I_С (рабочий ток). При этом ток базы I_B ограничивается посредством резистора.

Состояние «Выключено». При прерывании тока базы I_B происходит одновременное прерывание коллекторного тока I_С, т.е. транзистор запирает рабочий ток. Прерывание коллекторного тока также происходит, когда полярность базы становится положительной (рис. 2).

Рис. 2. Транзистор структуры p-n-p в качестве выключателя

Транзистор структуры n-p-n в качестве выключателя (рис. 3)

Состояние «Включено». При работе транзистора структуры n-p-nбаза и коллектор всегда имеют положительную полярность относительно эмиттера (рис. 3).

Состояние «Выключено». Прерывание коллекторного тока происходит вследствие прерывания тока базы, или вследствие отрицательной полярности базы. В остальном происходят все те же процессы, что и в транзисторе структуры p-n-p.

Рис. 3. Транзистор структуры n-p-n в качестве выключателя

Небольшой управляющий ток между эмиттером и базой (ток базы) вызывает большой рабочий ток между эмиттером Э и коллектором К (ток эмиттер- коллектор).

Транзистор в качестве усилителя (рис. 1)

Нагрузочный резистор R_L и сопротивление коллектор-эмиттер R_ЭК транзистора образуют делитель напряжения. При изменении сопротивления транзистора изменяется соотношение между напряжениями U_L : U_КЭ.

При увеличении напряжения U_БЭ сопротивление транзистора уменьшается. В делителе напряжения течет более высокий ток. В делителе напряжения изменяется соотношение между напряжениями; на нагрузочном резисторе R_L происходит более сильное падение напряжения U_L.

Небольшое изменение напряжения база-эмиттер U_БЭ вызывает сильное увеличение напряжения U_L на нагрузочном резисторе R_L. Этот процесс называется усилением напряжения.

Рис. 1. Транзистор в качестве усилителя (макетная схема)

При незначительном увеличении напряжения U_БЭ одновременно увеличивается ток базы I_Б. Наступающее вследствие этого уменьшение сопротивления R_КЭ транзистора ведет к сильному увеличению коллекторного тока I_К. Этот процесс называется усилением тока.

Транзистор в качестве переменного резистора. Принцип действия тот же, что и при применении транзистора в качестве усилителя (рис. 1). Однако в данном случае следует обратить внимание на то, что происходящие в «резисторном транзисторе» тепловые потери не разрушают транзистор.