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电工实验台最大功率传输条件测定说明

发布时间: 2021-06-17 来源: 管理员

　　一、电工实验台,电工实验设备,电工实验装置实验目的1. 掌握负载获得最大传输功率的条件。
　　2. 了解电源输出功率与效率的关系。
　　二、电工实验台,电工实验设备,电工实验装置原理说明1. 电源与负载功率的关系可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R0可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，RL为可变负载电阻。
　　当RL=0或RL=∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的RL值代入上式可求得不同的P值，其中必有一个RL值，使负载能从电源处获得最大的功率。
　　2. 负载获得最大功率的条件
　　根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的RL为自变量，P为应变量，并使dP/dRL=0，即可求得最大功率传输的条件：
　　当满足RL=R0时，负载从电源获得的最大功率为：
　　这时，称此电路处于“匹配”工作状态。
　　3. 匹配电路的特点及应用
　　在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%。显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻是很小的，电路传输的最主要指标是要高效率送电，最好是100%的功率均传送给负载。为此负载电阻应远大于电源的内阻，即不允许运行在匹配状态。而在电子技术领域里却完全不同。一般的信号源本身功率较小，且都有较大的内阻。而负载电阻（如扬声器等）往往是较小的定值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与负载之间加阻抗变换器（如音频功放的输出级与扬声器之间的输出变压器），使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。

序号	名称	型号规格	数量	备注
1	直流电流表	0～200mA	1	实验屏上
2	直流电压表	0～200V	1	实验屏上
3	直流稳压电源	0～30V	1
4	元件箱		1	MYDG05

　　四、电工实验台,电工实验设备,电工实验装置实验内容与步骤1. 按图9-2接线，负载RL取自元件箱SYDG05的电阻箱。
　　2. 按表9-1所列内容，令RL在0~1K范围内变化时，分别测出UO、UL及I的值，表中UO，PO分别为稳压电源的输出电压和功率，UL、PL分别为RL二端的电压和功率，I为电路的电流。在PL最大值附近应多测几点。
　　表10-1（单位：R－Ω，U－V，I－mA，P－W）

US=10V R01=100Ω	RL	1K
	UO
	UL
	I
	PO
	PL
US=15V R02=300Ω	RL	1K
	UO
	UL
	I
	PO
	PL

　　五、预习与思考题
　　1. 电力系统进行电能传输时为什么不能工作在匹配工作状态？
　　2. 实际应用中，电源的内阻是否随负载而变？
　　3. 电源电压的变化对最大功率传输的条件有无影响？
　　六、实验报告
　　1. 整理实验数据，分别画出两种不同内阻下
　　的下列各关系曲线：
　　I~RL，UO~RL，UL~RL，PO~RL，PL~RL
　　2. 根据实验结果，说明负载获得最大功率的条件是什么?