电路分析题。如图所示,求使负载电阻R获得最大功率的理想变压器的变比n

答案是n=1⼀15,感谢您的解答!(请写一下过程谢谢)
2025-01-12 04:01:54
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回答1:

解:设理想变压器原副边电压相量为:U1、U2,电流相量为I1、I2。(斜体表示相量)

则:U1=nU2I1=I2/n,R'=U1/I1=(U2/I2)×n²=n²R=200n²(Ω)。

使用戴维南定理,将电阻R'从电路中断开,设端口节点为a、b。

将电压源短路,在a、b外加电压U,设从a流入的电流为I'。

1Ω电阻串联电容支路的电流为:(I1+I'),方向向下。KVL得到:

I1×(-j1)+(1-j1)×(I1+I')=0。解得:I1=(-1+j1)I'/(1-j2)=(-0.6-j0.2)I'。

所以:U=-I1-(-j1)I1=(-1+j1)I1=(-1+j1)×(-0.6-j0.2)I'=(0.8-j0.4)I'。

因此:Zeq=U/I'=0.8-j0.4=R1+jX1(Ω)。

电阻获得的最大功率表达式为:P=Us²×R'/[(R1+R')²+X1²]=Us²×R'/[(R1²+R'²+X1²)+2R1R']=Us²/{[(R1²+X1²)/R'+R']+2R1}。

显然,当(R1²+X1²)/R'+R'取得最小值时,P最大。根据a+b≥2√(ab),当a=b时,a+b=2√(ab)为最小值。所以(R1²+X1²)/R'=R'时、也就是R1²+X1²=R'²时,P最大。

所以:(200n²)²=0.8²+(-0.4)²,n=√√(0.00002)=0.066874≈1/15。