Co to jest dopasowanie energetyczne?
Dopasowanie energetyczne występuje wtedy, gdy odbiornik pobiera ze źródła największą możliwą moc. W obwodzie prądu stałego warunek ten jest spełniony, gdy rezystancja obciążenia jest równa rezystancji wewnętrznej źródła:
Rₒ = Rw
Gdzie:
- Rₒ – rezystancja obciążenia,
- Rw – rezystancja wewnętrzna źródła.
Dlaczego moc jest wtedy największa?
Rzeczywiste źródło napięcia można przedstawić jako idealne źródło napięcia połączone szeregowo z rezystancją wewnętrzną. Prąd w obwodzie wynosi:
I = E / (Rw + Rₒ)
Moc wydzielana w obciążeniu:
Pₒ = I² · Rₒ
Po podstawieniu okazuje się, że moc w obciążeniu osiąga maksimum właśnie wtedy, gdy Rₒ = Rw.
Ważna konsekwencja
Przy dopasowaniu energetycznym sprawność wynosi tylko około 50%, ponieważ taka sama moc wydziela się w obciążeniu i w rezystancji wewnętrznej źródła. Dlatego w zasilaczach energetycznych zwykle nie dąży się do dopasowania energetycznego, lecz do jak najmniejszej rezystancji wewnętrznej źródła.
Gdzie stosuje się to pojęcie?
Dopasowanie energetyczne jest ważne m.in. w:
- torach sygnałowych,
- układach radiowych i antenowych,
- pomiarach i transmisji sygnałów,
- analizie źródeł rzeczywistych.
W obwodach prądu zmiennego mówi się częściej o dopasowaniu impedancji, ale sens pozostaje podobny: chodzi o maksymalne przekazanie mocy do obciążenia.
Nie mylić z innymi stanami
Dopasowanie energetyczne nie oznacza zwarcia ani przerwy w obwodzie. Zwarcie występuje przy bardzo małej rezystancji obciążenia, a przerwa przy rezystancji bardzo dużej.