电路自主设计实验—最大功率传输条件的测定电子版

1、. . * 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩实验名称 最大功率传输条件的测定1.实验目的1掌握负载获得最大传输功率的条件；2了解电源输出功率与效率的关系；3学会直流稳压电源的使用方法。2.总体设计方案或技术路线如以下图可视为由一个电源向负载输送电能的模型，Ro可视为电源内阻和传输线路电阻的总值，Rl为可变负载电阻。负载RL上消耗的功率P可由下式表示： P= =当Rl=0或Rl=时，电源输送给负载的功率均为零。将不同的Rl值代入上式可求得不同的P值，而其中必有一个Rl值，使负载能从电源处获得最大功率。3.实验电路图4. 仪器设备名称、型号1可调直流稳压电源 0-30V 一台2数字万用表

2、 一只3直流毫安表 0-200mA 一只4可变电阻箱 0-1K 一个5定值电阻 200 一只 5.理论分析或仿真分析结果根据数学中求最大值的方法，令负载功率表达式中的Rl为自变量，P为因变量，并使，即可求得最大功率传输的条件：,即令，解得解得解得Rl=Ro。当满足Rl=Ro时，负载从电源获得的最大功率为：6.详细实验步骤及实验结果数据记录包括各仪器、仪表量程及内阻的记录1选择好直流电流表和直流电压表的量程，并且记录下它们的内阻，并且记录到表一中，选好后按以下图所示电路图连接电路。2按下表所列内容，分别测出Ul、I及Pl。其中Ul是Rl两端的电压，I为电路电流。注意，在Pl最大值附近应多测几点。

3、(a)设置好可调直流稳压电源上的参数，设置输出电压为12V；(b)连接电路时，可变电阻箱的初值要保证电路的最大电流低于直流电流表的最大值，即Rl大于等于60，我们不妨取初值为100。(c)电路连接完毕，检查无误后。翻开可调直流稳压电源。慢慢改变可变电阻箱的阻值，并且记录对应的Ul、I和P到数据表2中。 所选量程内阻数字万用表直流电流表 表1 表2 (d)根据表二中的数据画出Pl和Rl的的曲线关系，并与理论值进展比较。数据见纸质版（3） 亦可通过电路仿真得出Pl和Rl的的曲线关系。(a)翻开orCAD仿真软件，建立好文件，根据电路图选好原件进展电路连接，连接完成后一定要加接地符号。连接得到以下电

4、路图：(b)设置好电路特性分析类型及参数。其中，因要使R2为可调变量，所以应再将R2改为Global参数及通用参数，具体方法为：双击R2的阻值1000，弹出属性编辑对话框Display Properties，将其中Vlaue项改为“R;从SPECIAL库中提出PARAM符号，放置在电路图空白处；双击该符号，进入PARAM符号参数设置框。点击“New Column按钮，进入Add New Column对话框，进展如以下图设置： 然后，点击“OK按钮，关闭Add New Column 对话框。其中，其他参数设置为： (c)设置完成后，点击运行按钮，电路仿真结果输出，在Probe窗口执行Trace，

5、进展如下设置： (d)设置完成后得到如下仿真图形： 利用标尺可从波形上求出不同阻值对应的功率值，以下为R2阻值在两百附近变化时对应功率的变化：由以上仿真图形分析可得，电阻R2在等于R1，即R2等于200时得到最大功率，为180.000mw。故由仿真验证得到的理论值。7.实验结论1通过电路的仿真得到仿真图形验证了理论值的正确性，同时也通过仿真得到了最大功率传输条件：R1等于R2，即负载阻值等于电源内阻和传输线路电阻之和时，负载功率最大。2通过实验测得数据，做出了Rl和Pl的关系曲线图，且与仿真图形根本一样。通过分析数据、图形，同样得到最大功率的传输条件。3虽然实验测得数据与仿真所得有一点点差异，

6、实验测得负载最大功率为183mw，仿真得到负载最大功率为180mw，这是由于实验中的误差造成，如导线的电阻，直流电流表的读数，导线连接处的电阻等等。但是这都是在误差范围内的。所以在误差允许范围内验证了理论值的正确性，同时测得最大输出功率的条件：负载阻值等于电源内阻和传输线路电阻阻值之和。8.实验中出现的问题及解决对策1实验中需用直流电压表进展电压的测定，但是没有找到直流电压表。最终选择了万用表进展的直流电压的测定。2实验电路连接好后，调动电阻箱的阻值，发现直流电流表的指针变化很小，几乎不变化。仔细检查电路后，发现电路并没有连错，然后又检查了直流电流表，电流表也正常。并且发现电阻箱阻值为零时直流

7、电压源上显示的电流并不为理论值60mA，而是一个很小的值。这时考虑是不是电路的哪个地方电阻出问题了。然后，我把电阻Ro去除，而是用电阻箱调出200代替了Ro，这时电流表和电源上都显示电流为正常值。最终查出问题所在。后面我用万用表对电阻阻值进展测定时发现这并不是200的电阻，这说明元件箱中的电阻可能已经被同学们做实验弄乱了，有些电阻并不是元件箱上所标的阻值，最终我用万用表选择了一个阻值为200的电阻进展了实验，解决了这个问题。3在进展实验数据测定时，由于设计表格时表格设计少了点，数据写不下。只能在表格上方空白处记录数据，回来整理数据时，重新设计了表格。9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见

8、或建议收获与体会：这次试验完全是通过自己查找资料，确定自己实验的主题，并且自己设计实验报告，确定实验的具体步骤。这真正的锻炼了我查找资料并进展总结设计的能力，并且还锻炼了我自己发现问题、探索研究问题，并且自己解决问题的能力，我觉得这是对学生开放性思维的一种锻炼。并且在自己动手做实验的过程中，不仅仅是锻炼了我的动手能力，而且当我发现问题，对它进展思考时，更是加强了我对理论知识的理解，并且当我解决它时，会有一种成就感，这样更加鼓励了我对问题进展探究。并且这次试验的仿真局部，更是锻炼了我的自学能力，也加强了我对OrCAD仿真软件的掌握程度。因为这个仿真软件我并没有学过，只是以前有一次试验是用这个仿真软件来做，这一次我是自己先看书，自学一些根本功能，然后自己设计仿真步骤，进展仿真，得到结果。通过这次实验，我觉得我的收获很大，对我的各个方面都进展了很好的锻炼，不仅是对知识进展了加深稳固，加强了动手能力，更是对思维进展了锻炼。我觉得这样的实验很好，能学到很多不一样的知识，而且这样学到的知识更结实，更深刻。我希望以后能有更多这样的实验。意见或建议：我觉得实验室的教师都挺好的，卫生环境也很好，只是希望能定期对实验室中的元件箱进展检测，把元件都能和箱上的标签对上。以