第 4 节 最大功率传输定理
现在的问题是,当 Ns 已经给定时,负载获得最大功率的条件,即负载为何值时获得最大功率?最大功率又是多少?
图 4.4-1 ( b )中,流过负载 RL 的的电流为
则负载获得的功率为
令 ,得
这时,得功率的最大值为
最大功率传输定理:一个含源二端网络对负载电阻供电,当负载电阻 RL 与该含源二端网络的等效内阻 相等时,负载电阻上获得最大功率,且最大功率为 。
称为最大功率匹配条件。
注 意:当负载获得最大功率时, ,则电源的内阻消耗的功率与负载获得的功率是相等的,都是 ,也就是说,电源放出的功率有一半浪费在自己本身的内阻上了。因此,这时的效率只为 50% 。实际电路系统中一般不希望出现这种情况,往往要采用其他办法来提高效率。
例 4.4-1 图 4.4-2 ( a )所示电路, R 是可调电阻,欲使 2 Ω电阻获得最大功率,求可调电阻 R 应调到何值,并求 2 Ω电阻获得的最大功率。
解:将 2 Ω电阻左侧电路看成一个含源二端网络,求它的戴维南等效模型。
1 .先求该含源二端网络的等效内阻 Ro ,电路如图 4.4-2 ( b )所示,这时,等效内阻是 R 与
6 Ω并联,即
由最大功率的匹配条件,当 Ro=2 Ω时, 2 Ω电阻可以获得最大功率,即
解得,
这时该含源二端网络的等效内阻为
2 .再求该含源二端网络的开路电压 Uoc ,电路如图 4.4-2 ( c )所示,
解得,
所以,开路电压为
3 .用戴维南等效模型替换后的电路如图 4.4-2 ( d )所示, Uoc=3V , Ro=2 Ω。因此,欲使 2 Ω电阻获得最大功率,可调电阻应为 ,这时 2 Ω电阻获得的最大功率为