最簡單電路中的功率比

在本文中，我們將了解為了實現電路的最佳運行模式，源參數和接收器參數的比例應該是多少。功率比對於低電流技術也很重要。原則上，這些問題可以藉助示例來解決 最簡單的電路.

該電路由一個產生電能的具有電動勢E和內阻Rwatt的直流電源和一個具有負載電阻Rn的接收能量接收器組成。

米。 1. 原理圖解釋最簡單電路中的功率比

由於電源具有內阻，因此它產生的部分電能本身會轉化為熱能。

電路中的電流如圖所示。 1個

根據這個等式，我們確定接收器的功率（將電能轉換為其他類型的功率）：

同樣，源中的功率損耗：

源的電功率必須等於源和接收器中轉換為其他類型的功率之和，即必須有一個功率平衡（對於所有電路）：

端電壓 U 也可以輸入到功率 Pn 的表達式中。

接收功率：

性能係數 (COP)，定義為接收器功率（有用）與開發功率之比：

該等式表明，效率取決於負載電阻與內阻之比。這些電阻的值是源開發的功率分配的決定性因素：

功率 Pn 應該被認為是有用的，源中的功率損耗 Pvt 僅決定源的加熱，因此相應的能量被非生產性地消耗。

效率隨著 Rn / Rvt 比率的增加而增加。

為了獲得較大的效率值，必須滿足比值Pn> Pwt，即電路必須工作在接近於 源空閒模式.

在實踐中，可以設置兩種不同的功率比要求：高效率和功率匹配。例如，當需要通過電線傳輸大量能量或將此能量轉換為電機時，就設定了對高效率的要求。在這種情況下，即使是效率的小幅提高也能節省大量成本。

由於高能量的使用主要是高電流技術的特徵，因此在該領域中有必要在接近空閒模式的模式下工作。此外，在這種模式下運行時，端電壓與源電動勢僅略有不同。

在低電流技術中（特別是在通信技術和測量技術中）使用非常低的電源，此外還具有很大的 內阻…在這種情況下，表徵功率傳輸過程的效率通常是次要的，並且強調了對接收器接收功率的最大可能值的要求。

在高電流技術中，無用甚至有害的能量轉換 - 能量損失隨著效率的提高而減少，而在低電流技術中，通過正確協調電路中的功率，可以提高設備和設備的使用效率。

從具有 EMF 和內阻數據的源獲得最大可能接收器功率 Pvmax 的條件：

由此可知，接收器最大功率的條件滿足等式 Rn = RВt

因此，當接收器的電阻與源的內阻相等時，接收器接收到的功率最大。

如果 Rn = Rw，則

對於接收器接收到的功率，我們有：

一個例子。 有了。。的幫助 熱電轉換器（熱電偶） 內阻Rw = 5歐姆，可以得到0.05mV/°C的電壓，最大溫差200°C，一個指示用電設備要有什麼電氣數據（電阻，功率，電流）要得到轉換器的最大功率。

給出兩種情況的解決方案：

a) 設備直接連接到轉換器；

b) 使用兩根長度為 l= 1000 m 的銅線連接設備，每根銅線的橫截面積 C = 1 mm2。

回答。 熱電轉換器端子處的最大電壓等於其 EMF E = 200 * 0.05 = 10 mV。

在這種情況下，連接到電路的設備的指示應為最大值（在測量上限）。

a) 為了使設備的功率達到最大，需要使設備和轉換器的電阻匹配。為此，我們選擇器件的電阻等於熱電偶的電阻，即Rn = Rt = 5 歐姆。

我們找到設備的最大功率：

確定電流：

b) 如果導線的電阻不能忽略，則在確定由熱電偶和兩根導線組成的有源雙端器件的總內阻時必須考慮到它，否則接收器和接收器之間會出現不匹配電源的來源。

讓我們找出電線的電阻，假定電阻率為 0.0178 μOhm-​​m：

因此，設備所需的電阻水平為：

在此內阻值下，設備的功率將最大

電路電流：

得到的結果表明，宜選擇內阻值低的源，連接線的截面積要足夠大。

通常，在執行此類測量時，接收器和源的重合度計算歸結為這樣一個事實，即從可用儀器中選擇一個，對於給定或已知的測量值最大值，獲得最大箭頭的偏轉，因此提供了最大的刻度讀數精度。