qcode
  • 创作工场专业版,一问多答!更智能、更完整、更原创
  • 这是一个超强内容创作平台,它会写文章、做设计、绘图、敲代码,有问必答!
🔥点击使用-高级专业版🔥

无源网络最大功率传输电路利用给定的电阻、电感和电容搭建最大功率传输实现电路,要求电路最多只能使用两个电阻、一个电容、个电感。输入电阻R1与电感串联后,电容与输出电阻并联,求输出电阻R2的最大传输功率(不是求电容和R2所组成的电路的最大功率),请举例说明

时间2023-06-07 15:21:05 提问来自 广西壮族自治区桂林市 的网友 分类创作 浏览422
无源网络最大功率传输电路是指在电路中不使用任何电源,通过调整电路中元件的参数,使得电路输出功率达到最大值的电路。根据最大功率传输定理,当电路输出功率最大时,输出电阻等于源电阻的共轭复数。 根据题目要求,电路中最多只能使用两个电阻、一个电容、一个电感。我们可以将电感和电阻串联,电容和输出电阻并联,如下图所示: ![无源网络最大功率传输电路](https://i.imgur.com/5JZJZJL.png) 其中,L为电感,C为电容,R1和R2为电阻。根据电路中的电压和电流关系,可以得到以下方程组: $$ \begin{cases} U_{in} = I(R_1 + j\omega L) \\ U_{out} = I(R_2 || \frac{1}{j\omega C}) \\ U_{in} = U_{out} \end{cases} $$ 其中,$U_{in}$为输入电压,$U_{out}$为输出电压,$\omega$为角频率,$j$为虚数单位,$||$表示并联电阻的等效电阻。 将上述方程组联立,可以得到输出电阻$R_2$的表达式: $$ R_2 = \frac{R_1}{\omega^2 L^2 R_1 C + 1} $$ 当输出电阻$R_2$等于源电阻$R_1$的共轭复数时,电路输出功率达到最大值。因此,我们需要求解$R_2$的共轭复数,即: $$ R_2^* = \frac{1}{\omega^2 L^2 R_1 C + 1} - j\frac{\omega L}{\omega^2 L^2 R_1 C + 1} $$ 因此,输出电阻$R_2$的最大传输功率为: $$ P_{max} = \frac{|U_{in}|^2}{4R_1} $$ 其中,$|U_{in}|$为输入电压的幅值。 举例说明,假设电路中的参数为:$R_1 = 10\Omega$,$L = 1mH$,$C = 1\mu F$,$\omega = 1000\pi rad/s$,则根据上述公式,可以计算出: $$ R_2 = \frac{10}{1000\pi^2\times 10^{-6}\times 10 + 1} \approx 9.95\Omega $$ $$ R_2^* = \frac{1}{1000\pi^2\times 10^{-6}\times 10 + 1} - j\frac{1000\pi\times 10^{-3}}{1000\pi^2\times 10^{-6}\times 10 + 1} \approx 0.05 - j0.0314\Omega $$ 因此,输出电阻$R_2$的最大传输功率为: $$ P_{max} = \frac{|U_{in}|^2}{4R_1} = \frac{1^2}{4\times 10} = 0.025W $$ 需要注意的是,上述计算结果仅适用于理想电路,实际电路中会存在各种损耗和非线性因素,因此实际输出功率可能会低于理论值。

点击这里,进行内容创作

创作工场 免责声明:
以上内容除特别注明外均来源于网友提问,创作工场回答,未经许可,严谨转载。
点击这里>>使用🔥专业版,更聪明、更完整、更原创!

上一篇 在新征程上面对风高浪急甚至惊涛骇浪的重大考验,我们应保持怎样的战略定力 下一篇 民商法如果它不是你最想要学习的专业,那你最心仪的是什么专业?为什么?