最大功率传输定理简介

在实际的电路应用中,我们最关心的是电路是否可以为负载提供足够的功率,以支持负载正常工作。也就是说我们希望电路中电源所消耗的能量尽可能多地提供给负载。因此,本节针对电路中的功率传输问题,讨论了负载大小与功率传输之间的关系。

基于3.3节的分析,任何含有独立电源的线性单口网络可以表示为图3.18中的电路模型,其中R L是ab端口网络的负载。此时,传输给负载R L的功率为

为求得负载R L为多大时,令,可获得最大的功率。可得当R L=R Th时,负载R L获得最大的功率

上述结论被记作最大功率传输定理。该定理揭示了当电源电路确定后,获得最大功率所需的负载值,即当负载阻值等于供电电路内阻时,负载可获得最大的功率。(www.xing528.com)

如果负载的电阻大于电源的电阻,电源传输到负载上的功率占比会变高,但由于电路中总电阻增加,负载的功率会降低;如果负载的电阻小于电源的电阻,虽然总电阻减小,但大部分的功率会在电源内部消耗,此时负载获得的功率减小。

该定理告诉我们当电源电阻给定后,应该如何选择负载电阻才能实现最大功率传输。然而,该定理并没有说明如何为给定的负载电阻选择电源电阻!人们往往会对该定理有一种误解,就是选择与负载值相同的电源阻值可以实现负载功率的最大化。事实上,这个结论显而易见是错误的。因为无论负载电阻是多少,使功率传输最大化的电源电阻总是零。

图3.18　最大功率传输电路

最大传输定理同样也可以推广到交流电路中,即当负载阻抗等于电源阻抗的复共轭时,可以实现最大功率传输,该结论的证明会在第5章给出。