含受控源、rCL 电路最大功率

2024-11-17 09:43:55
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解:Xc=-j/(ωC)=-j(Ω)
XL=jωL=j0.4(Ω)
该题计算需要使用戴维南定理:将负载Z从电路中断开,求出断开处的含源一端网络的等效内阻Zi,以及等效电源Us0。设求出的Zi=R+jX,当Z=Zi*=R-jX时,Z获得最大功率,且最大功率为Pmax=Us0²/(4R)。
1、求Us0:此时,Z断开。
电感流过的电流为(因为在这里很难打字打出拿激来相量符号,以下只能用上面不加点的符号表示了):
IL=U1/(jωL)=-j2.5U1(A)。
R2流过的电流为:IR2=0.5U1(方向从右至左)。
所以R1、C流过的电流为Ic=IL-IR2=-0.5U1-j2.5U1=-(0.5+j2.5)U1(A)
而Z1=R1+Xc=1-j(Ω),故R1和C两端电压为U=-(1-j)(0.5+j2.5)U1=-(3+j2)U1(V)
对于左边的网孔,有:消败袜U+U1=Us,即:-(3+j2)U1+U1=10∠-45°
从而解得:U1=5√2(-1+j5)/13=-0.5439+j2.720(V)。
R2两端电压为:UR2=0.5U1×R2=-0.5439+j2.720(V)(右高左低)。
故Us0=UR2+U1=-1.0879+j5.44(V)=5.5477∠101.3°(V)
2、求Zi:因为含源网络内部存在受控源,直接采用电源失效(电压源短路、电流源开路)的方法计算Zi很难实现;采用计算出Us0后,将Z短路计算Is0,则Zi=Us0/Is0。此时,Z被短接。
R1、C的总电抗不变仍为Z1=1-j(Ω),而R2和L变为并联,阻抗Z2=(1+j5)/13=0.0769+j0.3846(Ω)。
回路总阻抗为Z=Z1+Z2=1.0769-j0.6154(Ω)
故串联回路电流为I1=Us/Z=7.7783-j1.9144(A)
所以U1=I1×Z2=1.3344+j2.8443(V)
因此,流过R2的电流(方向从左至右)IR2=U1/R2=0.6672+j1.4221;同时受控源的电流为Ik=0.5U1=0.6672+j1.4221。
故短路电流Is0=IR2+Ik=1.3344+j2.8443(A)
所枯亏以Zi=Us0/Is0=1.4205+j1.0489(Ω)
3、当Z=Zi*=1.4205-j1.0489Ω时,Z获得最大功率。
Pmax=5.5477²/(4×1.4205)=5.4166(W)

注意:计算方法和过程是没错的,时间关系,个别结果是否正确,请自己验证一下。