3·07

负载取多少,拿到的功率最大

盒子已经换成 12 V 串 2 Ω。外面的负载电阻 RLR_L 可以随便选,它吃到的功率是多少?

RLR_L电流 12/(2+RL)12/(2+R_L)功率 i2RLi^2R_L
1 Ω4 A16 W
2 Ω3 A18 W
4 Ω2 A16 W
8 Ω1.2 A11.52 W
例:RLR_L 选很小(接近 0)或很大,功率会怎样?

都接近 0。很小:电流大,但负载两端几乎没电压。很大:有电压,但几乎没电流。所以中间有一个最大值。

0 10 18 0 2 4 6 8 10 12 Ω PL (W) RL = Req
峰值正好在 RL=2 ΩR_L = 2\ \Omega,也就是 RL=ReqR_L = R_{eq}。
结论

RL=ReqR_L = R_{eq} 时功率最大,Pmax=voc24Req=1448=18P_{max} = \dfrac{v_{oc}^2}{4R_{eq}} = \dfrac{144}{8} = 18 W。课本叫它匹配 (matching)。

最大功率 ≠ 最省电

这时 2 Ω 内阻和负载各分一半电压,各吃一半功率,效率只有 50%。