实验八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.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9-1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：图9-1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（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(见右表)四、实验内容与步骤1.按图9-2接线，负载RL取自元件箱DGJ-05的电阻箱。2.按表9-1所列内容，令RL在0~1K范围内变化时，分别测出序号名称型号规格数量备注1直流电流表0～200mA12直流电压表0～200V13直流稳压电源0～30V14实验线路15元件箱1DGJ-05，LLLRRRURIP202)(0020240020:0)(2)()()(2)(,0RRRRRRRRRURRRRRdRdPdRdPLLLLLLLLLL，解得令即LLLLLMAXRURRURRRUP4)2()(2220UR0URL++I图UO、UL及I的值，表中UO，PO分别为稳压电源的输出电压和功率，UL、PL分别为RL二端的电压和功率，I为电路的电流。在PL最大值附近应多测几点。表9-1（单位：R－Ω，U－V，I－mA，P－W）US=6VR0=51ΩRL1KUOULIPOPLUS=12VR0=200ΩRL1KUOULIPOPL五、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？六、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~RL，UO~RL，UL~RL，PO~RL，PL~RL图9-22.根据实验结果，说明负载获得最大功率的条件是什么?+-UsRI+-URmA-+V-+OLl
