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：电路分析实验姓名：学号：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：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：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。（2）、用对勾函数解。，LLLRRRURIP202)(0020240020:0)(2)()()(2)(,0RRRRRRRRRURRRRRdRdPdRdPLLLLLLLLLL，解得令即LLLLLMAXRURRURRRUP4)2()(2220UR0URL++I图10-1三、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，此电阻作为负载。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UL、将结果填入表中。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，测出通过RL的电流，并将结果填入表中。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。五、实验数据表10-1（单位：R－Ω，U－V，I－mA，P－W）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=US*（RL/（R0+RL））得，在误差范围内，测量数据等于计算结果。US=12VR01=510ΩRL301003304605106708401k10kUO121212121212121212UL0.351.954.715.586.006.817.477.911142I22.519.414.112.511.610.18.77.91.1POPLUS=12VR02=840ΩRL301003304605106708401k10kUO121212121212121212UL0.221.293.454.194.635.06.146.6411.35I14.112.810.39.38.98.67.26.71.1PO0.16920.15360.12360.11160.10680.1032PL2、数据分析020406080100第一季度第三季度东部西部北部七、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US=12VR01=510ΩRL301003305108401k10kUO11.981.9811.9811.9811.9811.9811.98UL0.271.934.675.957.467.8511.34I22.619.414.11.8.97.81.0PO0.27120.23280.16920.13920.10680.09360.012PL0.00610.03740.06580.0690.066390.06120.0113US=12VR02=840ΩRL301003305108401k10kUO11.9811.9811.9811.9811.9811.9811.98UL0.161.253.344.495.966.4210.98I13.812.510.08.77.06.41.0PO0.16560.150.120.10440.0840.07680.0012PL0.00220.01560.03340.0390.041580.04100.010982、数据分析由折线图可知，当RL=R0时，电源输出功率最大。