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。

二、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，R _L为可变负载电阻。

负载R _L上消耗的功率P可由下式表示：

当R_L=0或R_L=∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的R_L值代入上式可求得不同的P值，其中必有一个R_L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R_L为自变量，P为应变量，并使

dP/dR _L=0，即可求得最大功率传输的条件：

当满足R _L=R ₀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

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U_S接直流稳压电源，负载R_L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U_S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R_L在0~1K范围内变化时，分别测出U_O、U_L及I的值，并填入表1中。表中U_O、P_O(=U_O×I)分别为稳压电源的输出电压和功率，U_L、P_L(=U_L×I)分别为R_L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U_S=15V，重复上述测量。

表1（单位：R－Ω，U－V，I－mA，P－W）

五、实验注意事项

   1）、实验前要了解智能电压电流表的使用与操作方法。

2）、在最大功率附近处可多测几点。

六、实验结论

    根据实验结果，说明负载获得最大功率的条件是什么？

    答：

当满足R _L=R ₀时，负载从电源获得的最大功率为：

七、实验中出现的问题及解决对策:

    由于实验中 R_L不可能无穷大，所以只能靠多次测量来不断趋近于无穷，并推测出无穷时的情形。

八、本次实验的收获和体会及对电路实验室的意见及建议

通过本次实验，我通过理论和实践知道了最大功率传输的条件，也知道了为什么有时人们不用最大功率传输，比如电力系统的能量传输，因为在电路处于“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。

九、参考文献

  《电路实验教程》

第二篇：实验10最大功率传输条件测定

实验十 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，R_L为可变负载电阻。

负载R _L上消耗的功率P可由下式表示：            

当R_L=0或R_L=∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的R_L值代入上式可求得不同的P值，其中必有一个R_L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R_L为自变量，P为应

变量，并使 dP/dR _L=0，即可求得最大功率传输的条件：

当满足R _L=R ₀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。

三、实验设备

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10-2接线。图中的电源U_S接直流

稳压电源，负载R_L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U_S两端。

3、设置R₀=100Ω，开启稳压电源，                 图 10-2

用直流电压表按下表中的内容进行测量，即令R_L在0~1K范围内变化时，分别测出U_O、

U_L及I的值，并填入表10-1中。表中U_O、P_O(=U_O×I)分别为稳压电源的输出电压和功率，

U_L、P_L(=U_L×I)分别为R_L二端的电压和功率，I为电路的电流。

表10-1（单位：R－Ω，U－V，I－mA，P－W）

4、改变内阻值为R₀=300Ω，输出电压U_S=15V，重复上述测量。

五、实验注意事项

1）、实验前要了解智能电压电流表的使用与操作方法。

2）、在最大功率附近处可多测几点。

六、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？

七、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~R_L，U_O~R_L，U_L~R_L，P_O~R_L，P_L~R_L

2、根据实验结果，说明负载获得最大功率的条件是什么？