如何理解“當外電路電阻等於電源內阻時電源的輸出功率最大”?
順路解決了
阻抗匹配才能輸出功率最大
的問題:)
實話實說,成績下來了,一個是自己沒有找對學習方法,最關鍵的是老師教學的方法不太適合你
相當一部分同學因為不得法而成績下滑,智力因素當然有,但是好的學習方法,好的教學方法很關鍵。
到了高中了,要想盡各種辦法去理解它,實際上書上每個知識點都能引申出一系列的問題,理科需要理解,純粹死記硬背有問題。至少是能夠理解到一定程度再去背公式。
沒有問題是一張excel 解決不了的
實際上你提的這個問題就是我們工作中算阻抗匹配的問題,也感謝你的提問,讓我想辦法把他仔細看看。
阻抗匹配這個你還不用看,看多了嚇回去,這個是大學和工程領域用的。
阻抗匹配_百度百科
對電理解的更深一點,請看我的專欄:
電子程式設計技術從入門到工程師
題主你好,給你分享一個通俗的解釋。從數學上看公式你估計容易理解,但是從物理上你不一定理解地很好。
首先,你得有電源外特性曲線的概念。
如上圖,電源外特性是指,電動勢為Ue的非理想電源,其內阻為Re,在外部串聯的電阻R阻值變動時,R能獲得的電壓Uo和電流Io構成的曲線,實際上是一條直線,並且斜率為電源內阻的相反數,也就是P點的運動軌跡。
可以看到兩個極端的例子:第一個是縱軸交點,它反應的是電源電動勢,同時也是當外部電阻R無窮大時,也就是開路時,電源兩端電壓。
第二個是與橫軸的交點,它反應的是短路電流,即當外部電阻R無窮小,或者變成導線時,電源輸出的電流。
外部的電阻R一直在變化,可以是導體,也可以是絕緣體,也可以介於兩者之間,但他們都滿足歐姆定律。
無論是什麼,只要他們被連線在了這個非理想電源上,他們的電壓電流狀態只可能是這個外特性曲線上的點。
那麼問題來了,連上的這個東西,什麼時候獲得最大的功率呢?
高中線性規劃的知識會告訴你答案。其他答主也給了你解析的答案。
這裡我只想讓你體會一個這個物理過程,當狀態點在靠近縱軸時,R上的電壓高,但是電流小,接近於開路態,顯然不會獲得太大功率。同樣,當狀態點靠近橫軸時,電流大,但是電壓小,同樣無法獲得大的功率。
勢必存在一箇中間態,電壓和電流都不是那麼大,但是功率達到了最大。
那麼這個中間態就是負載能獲得最大功率的狀態,也就是這個內阻為Re的電源能提供的最大功率。
樓上幾位已經有了完整回答,這裡就不獻醜了。但是有一點必須要和題主說一下,你的問題是“如何理解“當外電路電阻等於電源內阻時
電源的輸出功率最大
”?,電源的輸出功率最大時肯定是電源短路時啊。
所以,你的問題應當是”如何理解“當外電路電阻等於電源內阻時
負載獲得的功率最大
”?
這句話先解讀它包含幾個器件,1:理想電池(或電壓源)2:電源內阻Rs 3:負載電阻Rl
還要理解“電源”的意思。注意:
理想電池(或電壓源)+內阻Rs的這個整體叫做電源。
單獨的電池符號不叫電源,叫理想電池。
然後再看“電源輸出功率”。因為上面說了,電源這個詞其實是包含兩個器件的整體,用框把它倆框起來,這個電路就簡化成兩個器件,一個是電源一個是負載Rl,那麼根據能量守恆,電源的輸出功率就是Rl的功率。
這時候這段話就可以理解成負載Rl等於電源內阻Rs時候,負載Rl消耗的功率最大。
這個想證明就是公式和數學的事情了,理想電池的電壓一定,內阻Rs一定,求Rl的Pmax時候阻值。。