实验七 最大功率传输条件的研究
一． 试验目的
1. 理解阻抗匹配，掌握最大功率的传输条件; 2. 掌握根据电源外特性设计实际电源模型的方法。
二． 原理说明
图7-1
电源向负载供电的电路如图7-1所示，图中RS为电源内阻，RL为负载电阻。当电路电流为I时，负载RL得到的功率为： PL?I2RL?(UsRs?RL)?RL2
可见，当电源Us和RS确定后， 负载得到的功率大小只与负载电阻RL有关。
令
dPLdRL?0，解得：RL=RS时，负载得到最大功率：
PL?PLmax?Us24Rs
RL=RS称为阻抗匹配，即电源的内阻抗（或内电阻）与负载阻抗（或负载电
阻）相等时，负载可以得到最大功率。也就是说，最大功率传输条件是供电电路必须满足阻抗匹配。
负载得到最大功率时的电路的效率：
??PLUSI?50%
实验中负载得到的最大功率用电压表，电流表测量。
三． 实验设备
1. 直流数字电压表，支流数字毫安表（根据型号的不同，EEL—I型为单独
的MEL-06组见，其余型号含在主控制屏上）
2. 恒压源（EEL-I,II,III,IV均含在主控制屏上，根据用户的要求，有可
能有两种配置（1）+6V(+5V),+12V,0~30V可调成（2）0~30双路可调） 3. 恒流源（0~500mA可调） 4. EEL-23组件或EEL-18组件（含固定电阻，电位器），EEL-30组件或EEL-51
组件。
四． 实验内容
1. 根据电源外特性曲线设计一个实际电压源模型
图 7-2
已知电源外特性曲线如图7-2所示，根据图中给出的开路电压和短路电流数值，计算出实际电压源模型中的电压源Us和内阻RS。实验中，电压源Us选用恒压源的可调稳压输出端，内阻RS选用固定电阻。 2. 测量电路传输功能
用上述设计的实际电压源于负载电阻RL相连，电路如图7-3所示，图中
RL选用电阻箱，从
0?600?改变负载电阻的数值，测量对应的电压，电流，
将数据记入表7-1
图 7-3
五． 实验注意事项
1. 电源用恒压源的可调电压输出端，其输出电压根据计算的电 压源Us数值进行调整，防止电源短路。
六． 预习与思考题
1. 什么是阻抗匹配？电路传输最大功率的条件是什么？ 2. 电路传输的功率和效率如何计算？
3. 根据图7-2给出电源外特性曲线，计算出实际电压源模型中的电压源Us和内阻RS，作为实际电路中的电源；
4. 电压表，电流表前后位置对换，对电压表，电流表的读数有无影响？为
什么？
七． 实验报告要求
1. 回答思考题；
2. 根据表7-1的实验数据，计算出对应的负载功率PL，并划出法在功率PL随负载电阻RL变化的曲线，找出传输最大功率的条件；
3. 根据表7-1的实验数据，计算出对应的效率?，指明：（1）传输最大功
率市的效率；（2）什么时候出现最大效率？由此说明电路在什么情况下，传输最大功率才比较经济合理。
表7-1 电路传输功率数据
RL（?） 0 100 200 300 400 500 600 U(V) I(mA) PL(mW) ?%