2.1. Сначала разберемся с диодом. Этот полупроводниковый прибор является нелинейным элементом, т.е. сила тока не пропорциональна напряжению. В данной задаче диоды будут включаться в прямом направлении. В этом случае можно считать, что сила тока пропорциональна квадрату напряжения:

где — известный коэффициент.

Механизм разделения зарядов в восходящих потоках очень сложен и в данной задаче не рассматривается.

2.1.1 Рассмотрим участок цепи, состоящей из последовательно включенного диода и резистора с сопротивлением (рис. 1). Разность потенциалов на участке равна . Определите силу тока, текущего в этом участке.

2.1.2 Определите разность потенциалов на резисторе .

2.1.3 Покажите, что если выполняется условие:

то сила тока в таком участке , а разность потенциалов на резисторе .

Воспользуйтесь формулой приближенного вычисления:

2.2 Схема ваттметра представлена на рис.2. Устройство состоит из двух участков с диодами ( и ), резистора и вольтметра. Сопротивление резистора , гораздо больше сопротивления нагрузки (). Кроме того, выполняется условие пункта 1.3: . Вольтметр – идеальный, т.е. обладает очень большим сопротивлением.

2.2.1 Напряжение в цепи равно , сила тока, текущего в нагрузке, равна . Выберем потенциал нижнего проводника равным нулю ( В), а потенциал второго проводника, идущего от источника напряжения, (точка на рис. 2). Определите потенциалы точек , и .

2.2.2 Определите разность потенциалов между точками и . Преобразуйте, полученное выражение к виду:

Выразите коэффициент через , , и .

2.2.3 Покажите, что при малом сопротивлении резистора по сравнению с сопротивлением нагрузки (), коэффициент не зависит от , а определяется только характеристиками элементов ваттметра.

2.2.4 Определите относительную погрешность измерения мощности в приближении, описанном в предыдущем пункте.