ВсОШ 2006, Зонален етап, 9–11 клас — Задача 2. ВАХ ЧЯ

1. Для того чтобы снять ВАХ «чёрного ящика» соберём электрическую цепь, согласно рисунку 4.
2. Поочерёдно подключая вольтметр к клеммам (1,2) и (3,4), снимем серию значений напряжения на «чёрном ящике» и резисторе для различных значений напряжения на выходе источника постоянного тока. Результаты измерений занесём в таблицу.
3. Поскольку сопротивление резистора задано, мы можем вычислить силу тока, соответствующую различным значениям напряжения на резисторе (и «чёрном ящике»): $I = U/R$.
4. Занесём результаты вычислений в таблицу.
5. Поменяем местами выводы (1) и (2) «чёрного ящика» и вновь проведем серию измерений.
6. По полученным данным построим зависимость силы тока, протекающего через «чёрный ящик» от подаваемого на него напряжения. Примерный вид полученного графика приведён на рисунке 5.

Устройство, заключённое в «чёрном ящике», называется «стабилитрон». При протекании тока в прямом направлении (по стрелке), ВАХ стабилитрона подобна ВАХ диода: ток начинает протекать через него при напряжении около 0,5 В. Однако, в таком режиме стабилитрон не используют. Как правило, его подключают в обратной полярности. В этом случае стабилитрон «открывается» при напряжении стабилизации равном нескольким вольтам (в нашем случае это приблизительно 6 В). Сила тока в рабочем режиме может изменяться в широком диапазоне, в то время как напряжение остается практически неизменным.

Рекомендации для организаторов. Сопротивление ограничивающий резистора $\sim 2$ кОм. Стабилитрон желательно подбирать таким, чтобы обратное напряжение было не менее 5 В. Источник тока должен обеспечивать напряжение достаточное для открытия стабилитрона. При отсутствии регулируемого источника можно использовать две последовательно соединённых батареи по 4,5 В и переменный резистор.