Решение

Республиканская олимпиада 2010 11 класс № 2
1.1

Ток в нагрузке равен разности фототока и тока текущего через диод:

н

Напряжение на нагрузке такое же, как и на диоде. Подставляя нн и н, получим квадратное уравнение:

нн

Решение имеет вид:

н

Ток в нагрузке:

н

1.2

Подставляя в (1) н, получим связь между током и напряжением: нн

1.3

При нулевом сопротивлении, напряжение на нагрузке равно нулю. А при большом сопротивлении нагрузки – ток равен нулю. Исходя из (5): кз хх

1.4

График зависимости нн – ветвь параболы. Вершина имеет координаты кз, точка пересечения с осью абсцисс – хх.

1.5

Умножим обе части равенства (5) на н: ннннн

Приравняв к нулю производную по напряжению, получим:

Соответственно:

1.6

Используя численные значения, получим: кзмА ххВ мА

В Ом мВт

2.1

Фототок разделяется на три части: ток диода , ток через параллельное соединение ПАР и ток через последовательное сопротивление и нагрузку н: ПАРн

Напряжение на диоде и параллельном сопротивлении, можно выразить через ток в нагрузке: ПАРннпос

Тогда: ннпос ПАРннпосПАР

Подставляя эти выражения в (19) получим квадратное уравнение относительно н: нпосннпосПАРПАРн

Решение уравнения:

ННпосПАРПАРНпосПАРПАРНпосНпос

Напряжение на нагрузке ННН.

2.2

Вместо уравнения (20) запишем:

ПАРННпос

Подставив в (19) получим искомую связь:

ННпосННпосПАРПАР

2.3

Подставив в выражение (24) значение Н, получим ток короткого замыкания:

КЗпосПАРПАРпосПАРПАРпоспос

Аналогичное решение можно получить, полагая в уравнении (26) Н.

Напряжение холостого хода найдем, приняв в (26) Н.

ХХПАРПАР

2.4

Численные значения тока короткого замыкания и напряжения холостого хода:

КЗмА

ХХВ

2.5

Подставим численные значения в (26) и умножим обе части на :

НННН

Раскрыв скобки, получим:

НННННН

Т.к. ток всегда меньше А, то слагаемым Н можно пренебречь.

Запишем уравнение в следующем виде:

НННН

Величина Н изменяется незначительно — от 0 до 312. Положи ее равной 150.

Окончательно получим:

ННН

На рисунке изображены графики зависимости НН.

Заметим, что отличия от точного построения невелики и проявляются при малых напряжениях

2.6

Используя удачное приближение из предыдущего пункта, можем записать:

ННННН

Приравняв к нулю производную, получим:

В

мВт

Оригинал в архиве олимпиады