أقصى قدرة للحمل وأعلى كفاءة سؤالان مختلفان، حتى في دائرة بسيطة. [1]
الخلاصة السريعة
في النموذج، أقصى قدرة عند تساوي المقاومتين؛ الكفاءة حينئذ50%، ويمكن رفعها بتكبير مقاومة الحمل. [1][2]
- مصدر مستمر بقوة دافعة ثابتة E>0 ومقاومة داخلية ثابتة r>0، يغذي حملًا أوميًا R>0. نهمل مقاومة الأسلاك؛ نقارن حالات مستقرة، لا تغير البطارية مع الزمن. [1]
- التيار I=E/(R+r)، وجهد الحمل V=IR=E−Ir. قدرته P=I²R=E²R/(R+r)²، وقدرة المصدر المثالي EI. الوحدات: E وV بالفولت، I بالأمبير، المقاومتان بالأوم، والقدرة بالواط. [1]
- ضع u=R/r وp=P/Pmax، حيث Pmax=E²/(4r). نجد p=4u/(1+u)²، و1−p=(u−1)²/(u+1)²≥0؛ إذن الحد الأقصى عند u=1، أي R=r. النسبتان بلا وحدة. [2]
- نعرف كفاءة النقل η=P/(EI)=R/(R+r). الباقي تسخين داخلي. عند R=r: η=1/2=50%؛ تزيد مع R وتبقى دون1. هذا تعريف لنموذج المصدر والحمل، لا كفاءة جهاز فعلي. [1]
- افتراضيًا E=12V وr=3Ω؛ مع R=3Ω يكون I=2A، وV=6V، وP=Pmax=12W، وη=50%. التسخين الداخلي12W؛ قدرة المصدر24W موزعة بالتساوي. [1][2]
- عند R=6Ω للمصدر نفسه: I=4/3A، وV=8V، وP=32/3W≈10.667W، وη=2/3≈66.667%. الرسم يقارن p وη لـ0.1≤u≤4؛ ارتفاع الكفاءة لا يعني زيادة القدرة. [1][2]
ثبت المصدر وحدد الحمل
مصدر مستمر بقوة دافعة ثابتة E>0 ومقاومة داخلية ثابتة r>0، يغذي حملًا أوميًا R>0. نهمل مقاومة الأسلاك؛ نقارن حالات مستقرة، لا تغير البطارية مع الزمن. [1]
احسب التيار وقدرة الحمل
التيار I=E/(R+r)، وجهد الحمل V=IR=E−Ir. قدرته P=I²R=E²R/(R+r)²، وقدرة المصدر المثالي EI. الوحدات: E وV بالفولت، I بالأمبير، المقاومتان بالأوم، والقدرة بالواط. [1]
اثبت حد القدرة
ضع u=R/r وp=P/Pmax، حيث Pmax=E²/(4r). نجد p=4u/(1+u)²، و1−p=(u−1)²/(u+1)²≥0؛ إذن الحد الأقصى عند u=1، أي R=r. النسبتان بلا وحدة. [2]
المربع لا يقل عن صفر لأي u>0؛ لذا البرهان يعطي حدًا عالميًا، وليس قمة محلية فقط. [2]
حدد معنى الكفاءة
نعرف كفاءة النقل η=P/(EI)=R/(R+r). الباقي تسخين داخلي. عند R=r: η=1/2=50%؛ تزيد مع R وتبقى دون1. هذا تعريف لنموذج المصدر والحمل، لا كفاءة جهاز فعلي. [1]
احسب حالة أقصى قدرة
افتراضيًا E=12V وr=3Ω؛ مع R=3Ω يكون I=2A، وV=6V، وP=Pmax=12W، وη=50%. التسخين الداخلي12W؛ قدرة المصدر24W موزعة بالتساوي. [1][2]

قارن حملًا أكبر
عند R=6Ω للمصدر نفسه: I=4/3A، وV=8V، وP=32/3W≈10.667W، وη=2/3≈66.667%. الرسم يقارن p وη لـ0.1≤u≤4؛ ارتفاع الكفاءة لا يعني زيادة القدرة. [1][2]
المراجع
أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.
