最大功率传输条件测定实验报告

学院：生物医学工程 专业：医学信息工程 课程名称：电路分析实验

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最大功率传输条件测定

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。 二、原理说明

1、电源与负载功率的关系 图10-1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：

IUR0++URLP?I2RL?(U)2RL，R0?RL图 10-1

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：

（1）、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：

(R0?RL)2?2RL(RL?R0)UdPdP?0,即?dRLdRL(R0?RL)4令(RL?R0)2?2RL(RL?R0)?0，解得:RL?R0当满足RL=R0时，负载从电源获得的最大功率为：

??2PMAXUU2U22?()RL?()RL?R0?RL2RL4RL这时，称此电路处于“匹配”工作状态。 （2）、用对勾函数解。

三、实验设备

RXDI-1A电路原理实验箱一台、导线若干、（万用表一部） 四、实验内容与步骤

1、将12V稳压电源与R0=510Ω的电阻串联，此电阻作为电源的内阻。

2、在电路中依次串联RL=30、100、330、510、840、1K、10KΩ的电阻，此电阻作为3、将实验箱自带万用表调到20V电压档，依次并联在电阻RL两端，测量其两端电压4、测完电压后，将实验箱自带万用表调到200mA电流档，依次串联到电路中，测出通5、将R0=510Ω换为R0 =840Ω，重复步骤2~4。 6、计算PO(=UO×I)和 PL(=UL×I)，将结果填入表中。

表10-1（单位：R－Ω，U－V，I－mA，P－W）

RL US= 12V R01= 510Ω UO UL I PO PL RL US= 12V R02= 840Ω UO UL I PO PL 30 12 0.35 22.5 30 12 0.22 14.1 0.1692 100 12 1.95 19.4 100 12 1.29 12.8 0.1536 330 12 4.71 14.1 330 12 3.45 10.3 0.1236 460 12 5.58 12.5 460 12 4.19 9.3 0.1116

六、计算及数据分析

1、计算

（1）、根据公式I=U/（R0+RL）得，在误差范围内，测量数据等于计算结果。

（2）、根据公式UL=U S*（RL/（R0+RL））得，在误差范围内，测量数据等于计算结果。

510 12 6.00 11.6 510 12 4.63 8.9 0.1068 670 12 6.81 10.1 670 12 5.0 8.6 0.1032 840 12 7.47 8.7 840 12 6.14 7.2 1k 12 7.91 7.9 1k 12 6.64 6.7 10k 12 1142 1.1 10k 12 11.35 1.1 负载。

UL、将结果填入表中。

过RL的电流，并将结果填入表中。

五、实验数据

100806040东部西部北部

20第一季度2、 数据分析 第三季度0

七、实验结论

由含源线性单口网络传递给可变负载RL的功率为最大的条件是：负载RL应与戴维南（或诺顿）等效电阻相等。

八、实验心得 1、设计一个实验不仅要设计一个方案使实验能够完成，还要能够使实验过程简单易于操作，能够提高实验效率。比如在本试验中，我们也可以测完一个RL的电压后改变万用表档位，测量通过RL的电流，但是这样就使实验步骤繁琐，浪费大量时间；同样我们也可以使用两个万用表同时测电压和电流，但是万用表会分压和分流，使得实验误差较大。

附：1、实验数据

RL UO US=12V R01=510Ω UL I PO PL RL UO US=12V R02=840Ω UL I PO PL

2、数据分析

30 11.98 0.27 22.6 0.2712 0.0061 30 11.98 0.16 13.8 0.1656 0.0022 100 1.98 1.93 19.4 0.2328 0.0374 100 11.98 1.25 12.5 0.15 0.0156 330 11.98 4.67 14. 0.1692 0.0658 330 11.98 3.34 10.0 0.12 0.0334 510 11.98 5.95 11. 0.1392 0.069 510 11.98 4.49 8.7 0.1044 0.039 840 11.98 7.46 8.9 0.1068 0.06639 840 11.98 5.96 7.0 0.084 0.04158 1k 11.98 7.85 7.8 0.0936 0.0612 1k 11.98 6.42 6.4 0.0768 0.0410 10k 11.98 11.34 1.0 0.012 0.0113 10k 11.98 10.98 1.0 0.0012 0.01098

由折线图可知，当RL=R0时，电源输出功率最大。

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