电路分析最大功率

核心提示解:如上图,将RL从电路中断开。设3kΩ电阻电流为I,方向向下,KCL得到15kΩ电流为:(I+05)mA,方向向右。KVL:15×(I+05)+3×I=6,解得:I=7/6(mA)。Uoc=Uab=Uan+Unb=-05×1+3×7/6=

解:如上图,将RL从电路中断开。

设3kΩ电阻电流为I,方向向下,KCL得到15kΩ电流为:(I+05)mA,方向向右。

KVL:15×(I+05)+3×I=6,解得:I=7/6(mA)。

Uoc=Uab=Uan+Unb=-05×1+3×7/6=3(V)。

将电压源短路、电流源开路:Req=Rab=1+15∥3=2(kΩ)。

最大功率传输定理,当RL=Req=2kΩ时,RL获得最大功率,Pomax=Uoc²/(4RL)=3²/(4×2)=1125(mW)。

什么情况下,电源输出功率最大?最大功率是多少?

 最大功率是指电源在单位时间内,电路元件上能量的最大变化量,是具有大小及正负的物理量。在这里特指最大输出功率。最大功率越大,电源所能负载的设备也就越多。功率的物理定义是指机器在单位时间里所做的功。功的数量一定,时间越短,功率值就越大。

 电功率计算

电功率的计算公式包括瞬时功率和平均功率。

即瞬时电压和瞬时电流为u(t)、i(t),瞬时功率为p(t),下式无条件成立:

     

对于周期信号,一个周期内的瞬时功率的平均值,称为平均功率,也称有功功率。有功功率按下式计算:

     

对于正弦电路,下式成立:

   

上式中,U、I分别为正弦交流电的有效值,φ为电压与电流信号的相位差。

对于纯电阻电路,如电阻丝、灯泡等,φ=0,P=UI,根据欧姆定律,下述公式成立:

P=I2R=U2/R。

求电路最大功率问题

一个电路,当电源电动势和内阻不变而外电路的电阻变化时,电源

知,当外阻r=r时,电源有最大的输出功率。若外电路只有一个电阻,则此电阻也获得最大的电功率

在下图所示电路中,已知电源电动势e,内阻r,外电路的定值电阻ro=2r,可变电阻rx的最大值为3r,试讨论当rx变化时,何时①电源输出功率最大;②rx上消耗的功率最大;③ro上消耗的功率最大.

分析如下:肌梗冠妓攉幻圭潍氦璃①电源的输出功率最大时,应有总外阻r

=r的条件,题中电路,当rx=0时,总外阻最接近于内阻,故此时电源有最大输出功&

nbsp;见当rx=ro+r时,px有极大值,即rx=3r时,rx上消耗功率最大.从这一结果发现,此时可以简单地把ro看成是电源内阻的一部分,即电源总内附为ro+r=3r,故外电阻rx=3r时,rx上消耗的功率最大(此时,电源输出功率并不是最大).③ro上消耗的功率为

po,po=i2ro=

家庭电路的最大功率一般为多少?

请参看我画的图:

将RL拿掉,剩余部分,只要能求出上面那个5K电阻上的电流就好办了,使用垒加原理:

1、让左边的电压源工作,而让右边的电流源开路并保留内阻。可求得流过上面5K电阻上的电流=16mA,方向是向右;

2、让右边的电流源工作,而让左边的电压源短路。可求得流过上面5K电阻上的电流=06mA,方向是向左;(注意:你图中的电流源没标单位,我认为是mA);

3、两次垒加,流过上面5K电阻上的电流是1mA,方向是向右;

4、在两电源共同作用的电路中,上面5K电阻上的电流是1mA,于是在它上面的压降是5V,这样就可得到,UAB=35V;

5、AB间的等效电阻:将两个电源都拿掉(电源源短路,电流源开路,保留内阻),可以看到,就是两个电阻并联,并联值是4KΩ;

6、戴维宁等效电路就是用一个35V的电压源与一个4KΩ的电阻串联而成。

由最大输出功率的条件:负载等于内阻。可以得到:RL等于4KΩ时,能得到最大输出功率PM

PM=(35V/2)^2/4KΩ=765625mW

40A的电表,则,最大功率=40220=8800W,

60A的电表,则,最大功率=60220=13200W,

80A的电表,则,最大功率=80220=17600W,

……

 
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