电路最大功率传输定理

因一个复杂的含源一端口网络可以用一个戴维南等效电路(或诺顿等效电路)来替代。下图可看成任何一个复杂的含源一端口网络向负载RL 供电的电路。设Uoc和Req 为定值,若RL的值可变,则RL等于何值时,它得到的功率最大,最大功率为多大?下面就这些问题进行讨论。从图中可知,负载RL消耗的功率pL为:

  

对于给定的Uoc和Req ,负载功率pL大小由负载RL决定。当RL= 0时,电流IL为最大,但因RL= 0 所以pL= 0;而当RL→∞ 时,因IL= 0所以pL仍为零,这样,只有当负载RL为某值时,必能获得最大功率,即 pL = pLmax。

由高等数学可知,欲使负载RL获得最大功率,只要满足dpL/dRL = 0的条件。将负载RL消耗的功率表达式代入得:

令上式为零,得 RL = Req,这时负载才能获得最大功率。这也是负载RL获得最大功率的条件。习惯上,把这种工作状态称为负载与电源匹配。在这条件下,负载电阻RL所获得的最大功率值为:

  或

归纳以上结果可得结论,用实际电压源向负载RL供电,只有当RL= Req时,负载RL才能获得最大功率,其最大功率为:

  这个结论称为最大功率传输定理。

例20. 电路如左下图所示,已知US1 = 24V,US2 = 5V,IS = 1A,R1 = 3Ω,R2 = 4Ω,R3 = 6Ω。计算:(1)当电阻RL = 12Ω时,RL中的电流和功率。(2)设RL可调,则RL为何值时才能获得最大功率,其值为多少?

解:(1)除去负载RL支路,将含源一端口网络化为戴维南等效电路。①求开路电压Uoc:电路如右下图所示。利用叠加定理可得:

② 求等效电阻Req:令含源一端口网络内所有电源为零,即电压源US1 和US2 处于短路,电流源IS处于开路,化为对应的无源一端口网络,得等效电阻Req为:

戴维南等效电路如下图所示,计算流过负载RL中的电流及消耗的功率。

(2)计算RL 及PLmax 。

根据负载获得最大功率条件可知,当RL= Req = 6Ω时,负载可获得最大功率。即最大功率为:

因一个复杂的含源一端口网络可以用一个戴维南等效电路(或诺顿等效电路)来替代。下图可看成任何一个复杂的含源一端口网络向负载RL 供电的电路。设Uoc和Req 为定值,若RL的值可变,则RL等于何值时,它得到的功率最大,最大功率为多大?下面就这些问题进行讨论。从图中可知,负载RL消耗的功率pL为:

  

对于给定的Uoc和Req ,负载功率pL大小由负载RL决定。当RL= 0时,电流IL为最大,但因RL= 0 所以pL= 0;而当RL→∞ 时,因IL= 0所以pL仍为零,这样,只有当负载RL为某值时,必能获得最大功率,即 pL = pLmax。

由高等数学可知,欲使负载RL获得最大功率,只要满足dpL/dRL = 0的条件。将负载RL消耗的功率表达式代入得:

令上式为零,得 RL = Req,这时负载才能获得最大功率。这也是负载RL获得最大功率的条件。习惯上,把这种工作状态称为负载与电源匹配。在这条件下,负载电阻RL所获得的最大功率值为:

  或

归纳以上结果可得结论,用实际电压源向负载RL供电,只有当RL= Req时,负载RL才能获得最大功率,其最大功率为:

  这个结论称为最大功率传输定理。

例20. 电路如左下图所示,已知US1 = 24V,US2 = 5V,IS = 1A,R1 = 3Ω,R2 = 4Ω,R3 = 6Ω。计算:(1)当电阻RL = 12Ω时,RL中的电流和功率。(2)设RL可调,则RL为何值时才能获得最大功率,其值为多少?

解:(1)除去负载RL支路,将含源一端口网络化为戴维南等效电路。①求开路电压Uoc:电路如右下图所示。利用叠加定理可得:

② 求等效电阻Req:令含源一端口网络内所有电源为零,即电压源US1 和US2 处于短路,电流源IS处于开路,化为对应的无源一端口网络,得等效电阻Req为:

戴维南等效电路如下图所示,计算流过负载RL中的电流及消耗的功率。

(2)计算RL 及PLmax 。

根据负载获得最大功率条件可知,当RL= Req = 6Ω时,负载可获得最大功率。即最大功率为:


相关文章

  • 电力局考试大纲
  • 附件 笔试主要内容 1. 综合 能力 序号 类别 主要知识结构 1 综合类 言语理解 数理思维 判断推理 资料分析 2. 专业知识 专业类别 主要课程 序号 主要知识点 电气工程类 (研究生) 高等电力 系统分析 1 电力系统潮流计算的数学 ...查看


  • 2016国家电网公司校园招聘笔试考试大纲
  • 2016 奕诚教育 2016 国家电网公司校园招聘笔试考试大纲 招聘高校毕业生考试大纲 类别 序号 主要知识结构 1 2 3 备注 一般能力 4 1 电力与 能源战略 2 3 4 企业文化 1 1 2 3 4 5 6 高等数学 7 8 1 ...查看


  • 电路邱关源电子教案第四章 文档
  • 第四章 电路定理 第一节 叠加定理 一.叠加定理 1.内容:在多个电源共同作用的线性电路中,任一电压(或电流)是各独立电源单独作用 时,在该处产生的电流(或电压)的代数和. 2.定理的证明 R R 1(2) 电压源单独作用 电流源单独作用 ...查看


  • 范世贵 电路基础2版 答案(第4章)
  • 第四章 电路定理 4-1 由图题4-1所示电路,用迭加定理求u .i . 答案 图 题 4-1 解:(a)当12V 电压源单独作用时: u'=5V i = '' 56 ⨯6=5A 当6A 电流源单独作用时: u =5V '' ∴当两电源共同 ...查看


  • 2-3戴维宁定理2-4诺顿定理100926
  • §2-3 戴维宁定理 §2-4 诺顿定理 1.提出问题 当某一电阻值发生变化, 其余参数不改变时,我们希 望将不改变部分化简;  i 线性 有源 网络 + u R 支 路 k 当只需求网络中一条支路 的电流或电压时,可将该支 路以外的部分 ...查看


  • 四川大学[电路理论]考研复习大纲
  • 四川大学2009年硕士入学考试 <电路理论>复习大纲 电路理论研究生入学考试,重点考察学生对基本知识的掌握以及对电路理论实际问题的分析能力,复习中基本要求如下: 1.掌握电路系统的基本定律-电路结构定律(KVL .KCL ):掌 ...查看


  • 831电路信号与系统
  • 831"电路.信号与系统"复习参考提纲 一. 总体要求 "电路.信号与系统"由"电路"(80分)和"信号与系统"(70分)两部分组成. "电路&quo ...查看


  • [电路分析原理]课程教学大纲
  • <电路分析原理>课程教学大纲 第一部分 大纲说明 一.课程的性质.目的与任务 本课程3学分,课程学时54,开设一学期. <电路分析原理>课程是计算机.电子类专业必修的专业基础课.通过本课程对电路理论的学习,使同学掌握 ...查看


  • 册电气工程师执业资格考试报考条件
  • 2005年注册电气工程师执业资格考试报考条件 一. 符合<注册电气工程师执业资格制度暂行规定>第十条的要求,并具备以下条件之 一者,可申请参加基础考试: (一)取得本专业(指电气工程.电气工程自动化专业,详见附表1,下同)或相近 ...查看


热门内容