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電工實驗臺最大功率傳輸條件測定說明

一、電工實驗臺-實驗目的
1. 掌握負載獲得最大傳輸功率的條件。
2. 了解電源輸出功率與效率的關系。

二、電工實驗臺-原理說明
1. 電源與負載功率的關系圖9-1可視為由一個電源向負載輸送電能的模型，R₀可視為電源內(nèi)阻和傳輸線路電阻的總和，R_L為可變負載電阻。負載R_L上消耗的功率P可由下式表示：

圖9-1

當R_L=0或R_L=∞ 時，電源輸送給負載的功率均為零。而以不同的R_L值代入上式可求得不同的P值，其中必有一個R_L值，使負載能從電源處獲得最大的功率。
2. 負載獲得最大功率的條件
根據(jù)數(shù)學求最大值的方法，令負載功率表達式中的R_L為自變量，P為應變量，并使dP/dR_L=0，即可求得最大功率傳輸?shù)臈l件：

當滿足R_L=R₀時，負載從電源獲得的最大功率為：

這時，稱此電路處于“匹配”工作狀態(tài)。
3. 匹配電路的特點及應用
在電路處于“匹配”狀態(tài)時，電源本身要消耗一半的功率。此時電源的效率只有50%。顯然，這對電力系統(tǒng)的能量傳輸過程是絕對不允許的。發(fā)電機的內(nèi)阻是很小的，電路傳輸?shù)淖钪饕笜耸且咝仕碗姡詈檬?00%的功率均傳送給負載。為此負載電阻應遠大于電源的內(nèi)阻，即不允許運行在匹配狀態(tài)。而在電子技術領域里卻完全不同。一般的信號源本身功率較小，且都有較大的內(nèi)阻。而負載電阻（如揚聲器等）往往是較小的定值，且希望能從電源獲得最大的功率輸出，而電源的效率往往不予考慮。通常設法改變負載電阻，或者在信號源與負載之間加阻抗變換器（如音頻功放的輸出級與揚聲器之間的輸出變壓器），使電路處于工作匹配狀態(tài)，以使負載能獲得最大的輸出功率。
三、電工實驗臺實驗設備

序號	名稱	型號規(guī)格	數(shù)量	備注
1	直流電流表	0～200mA	1	實驗屏上
2	直流電壓表	0～200V	1	實驗屏上
3	直流穩(wěn)壓電源	0～30V	1
4	元件箱		1	MYDG05

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