最大功率传输条件的测定.docVIP

班级：1101004 学号：1110100407 姓名：孙灜 实验时间：12月14日 10点至12点 最大功率传输条件的测定 一、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。 原理说明 1电源与负载功率的关系 图1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。 负载RL上消耗的功率P可由下式表示： 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，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。 三、实验设备 序号 名称 型号规格 数量 备注 1 直流电流表 0～2A 1 2 直流电压表 0～300V 1 3 直流稳压电源 0～30V 1 4 实验箱 1 HE-11/ HE-11A 5 元件箱 1 HE-19 四、实验内容与步骤 1. 利用相关器件及屏上的电流插座，参照图2接线。图中的电源US接直流稳压电源，负载RL取自元件箱HE-19的电阻箱。 2. 开启稳压电源开关，调节其输出电压为10V，之后关闭该电源，通过导线将其输 出端接至实验线路US两端。 3.设置R0=100Ω，开启稳压电源，用直流电压表按下表中的内容 进行测量，即令RL在0~1K范围内变化时，分别测出UO、UL及I的值，并填入表1中。表中UO、PO(=UO×I)分别为稳压电源的输出电压和功率，UL、PL(=UL×I)分别为RL二端的电压和功率，I为电路的电流。 改变内阻值为R0=300Ω，输出电压US=15V，重复上述测量。 表1（单位：R－Ω，U－V，I－mA，P－W） US=10V R01=100Ω RL 0 100 200 300 400 500 1K UO 0.005 4.400 3.052 2.334 1.890 1.580 0.880 0.002 UL 8.92 4.50 6.13 7.01 7.59 7.93 8.80 9.98 I 91.0 50.5 34.6 25.8 21.2 17.9 9.8 0.001 PO 0.445 222.200 105.600 60.217 40.068 28.282 8.624 0 PL 811.72