Sind Spannungs- und Stromquellen linear oder nichtlinear?

Aus der Schaltungstheorie ist bekannt, dass ein Element, dessen Antwort linear ist, als lineares Element wie Widerstand, Kondensator bezeichnet wird. Zum Beispiel ist im Falle eines Widerstands die Steigung zwischen V und I eine gerade Linie, aber ich bin etwas verwirrt, was ist mit Stromquelle oder Spannungsquelle? Ist es ein lineares Element oder nichtlinear?

Auch wenn wir den Graphen seines VIs sehen , können wir sehen, dass es auch konstant ist: gerade vertikale oder horizontale Linie.

Ich habe noch nie eine lineare Korrelation zwischen V und I für einen Kondensator gesehen, aber es ist immer noch eine lineare Komponente, also ist Ihre Prämisse vielleicht falsch.
@Andyaka, in der Phasor-Domäne: v = ich ( 1 / J ω C ) . Das ist eine lineare Beziehung.
@mtg: Diese alte Frage gilt bei nicht idealen Quellen (Widerstand ungleich Null für Spannungsquellen oder Leitwert ungleich Null für Stromquellen).
Linear im geometrischen oder algebraischen Sinne ist nicht dasselbe wie linear im Systemsinn. Beispielsweise ist y = mx + c geometrisch linear, aber wenn nicht c = 0, wäre es nicht linear, wenn es sich auf die Eingangs-/Ausgangskennlinie eines Verstärkers beziehen würde. Zur Veranschaulichung: Eine doppelte Eingabe würde nicht die doppelte Ausgabe erzeugen, um nur eine Eigenschaft eines linearen Systems zu verwenden.
Ich stehe korrigiert. Ich habe zwei Referenzen gefunden, die beide die unabhängigen Spannungs- und Stromquellen sagen und als spezieller nichtlinearer Widerstand angesehen werden. Man stützt sein Argument darauf, dass sein Graph nicht durch den Ursprung geht, es sei denn, er hat den Wert Null. Die andere verwendet das Argument, dass sich der Quellgraph parallel bewegt, wenn der Wert geändert wird, und nicht entlang der Linie.

Antworten (2)

Nur Elemente, die sowohl Ein- als auch Ausgänge haben, können als linear betrachtet werden. „Linear“ ist ein Begriff, der sich auf ein System mit Ein- und Ausgängen bezieht, da er eine bestimmte Art von Beziehung zwischen ihnen beschreibt. Dies bedeutet, dass einfache Spannungs- und Stromquellen (wenn sie als ideale Schaltungselemente angesehen werden) weder linear noch nichtlinear sind.

Im Wesentlichen ist ein System linear, wenn es dem Superpositionsprinzip folgt . Beachten Sie, dass in Wirklichkeit alle physikalischen Schaltungselemente nichtlinear sind, sich aber in der Praxis für einen bestimmten Eingangsbereich wie lineare Systeme verhalten.

Siehe auch diese Antwort für den Unterschied zwischen linear und affin, der für einige Schaltungselemente wichtig ist.

Gute Antwort. Es ist wahrscheinlich erwähnenswert, dass ein Netzwerk, das selbst eine Quelle enthält, dem Superpositionsprinzip nicht gehorcht, daher sollten wir es wahrscheinlich nicht als lineares Netzwerk bezeichnen.
@ThePhoton Ja, das ist ein guter Punkt. Alternativ kann jede Schaltung, die einen Nicht-Null-Ausgang für einen Null-Eingang erzeugt (von T = − ∞ ) ist (streng genommen) nichtlinear.
Genau... Linearität kann nur innerhalb eines Betriebsbereichs definiert werden. Abgesehen davon sind alle Elemente nichtlinear, einschließlich eines einfachen Drahts.
akzeptieren Nur Elemente, die sowohl Ein- als auch Ausgänge haben, können als linear betrachtet werden. ? kann nicht verstehen. diese Aussage.

Ideale Quellen sind linear. Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist das Lösen einfacher Schaltungen in der VI-Ebene. Da I ​​= V/R ist, ist ein Widerstand, der ein lineares Element ist, eine Linie durch den Ursprung mit der Steigung 1/R. Wenn wir das an eine Spannungsquelle anschließen, lösen wir es grafisch. Der Graph der Spannungsquelle ist eine vertikale Linie am Wert der Spannung. Der Schnittpunkt der Widerstandslinie und der Spannungslinie ergibt den Strom. Linear zu sein bedeutet nun, dass der Eingang, die Spannungsquelle, in diesem Fall, der Ausgang addiert oder multipliziert wird, mit demselben Betrag addiert oder multipliziert wird. Überlegen Sie nun, ob Sie 2 * V genommen haben. Die vertikale Linie ist doppelt so weit vom Ursprung entfernt, ebenso der Strom. Dies gilt, weil alle Komponenten einschließlich der Quelle linear sind. Wenn Sie eine Diodengleichung auf dieses Diagramm setzen, würde eine Verdoppelung der Spannung den Strom nicht verdoppeln. Die Diode ist ein nichtlineares Element. Sie können sehen, dass die ideale Stromquelle ebenfalls linear ist, da ihr Diagramm bei dem gegebenen Strom eine horizontale Linie ist.

Ein anderes Beispiel dafür ist, wenn wir einen Spannungsteiler über eine ideale Spannungsquelle legen. Nehmen wir an, Sie stellen es so ein, dass es durch 5 dividiert. Wenn ich 5 Volt anlege, bekomme ich 1 Volt heraus. Wenn Sie diese Spannung nun mit 3 multiplizieren, erhalten Sie 15 Volt Eingang und 3 Volt Ausgang. Die Ausgabe ist dreimal so hoch, da alle Elemente einschließlich der Quelle linear sind.

Danke, Sir, für Ihre Antwort ... also bedeutet das, dass sowohl Spannungs- als auch Stromquellen linear sind ...?
Nein, ich habe mich geirrt. Siehe den letzten Kommentar, den ich unter Ihrer ursprünglichen Frage gemacht habe.
Sind Spannungs- und Stromquellen linear oder nichtlinear?
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