حاسبة نقل القدرة القصوى ومطابقة مقاومة الحمل

أدخل جهد الدارة المفتوحة والمقاومة الداخلية للمصدر، فتطبق الحاسبة شرط ثيفينن للقدرة القصوى وتعرض مقاومة الحمل المطابقة والقدرة القصوى وجهد الحمل وتياره. تفيد هذه الأداة في التحقق من مسائل الدارات، ومقارنة خيارات التصميم، وتوثيق نقطة التشغيل المثالية قبل مراعاة الكفاءة والتسخين وتفاوت المكونات وقيود الممانعة العملية.

صِف المصدر بقيم ثيفينن المكافئة

ابدأ بالنظر إلى المصدر من الطرفين اللذين سيوصل الحمل بينهما. قيمة الجهد المدخلة هي جهد الدارة المفتوحة، أي جهد الطرفين المقاس عندما لا يسحب أي حمل تياراً. أما مقاومة المصدر فهي مقاومة ثيفينن بوحدة الأوم، وتمثل المقاومة الداخلية المتسلسلة للمصدر وللشبكة الخطية المحيطة به. يمكن في نموذج البطارية استعمال جهد اللاحمل والمقاومة الداخلية، كما يمكن اختزال شبكة مقاومات أكبر أولاً إلى هاتين الكميتين. أدخل قيماً رقمية من دون رموز الوحدات، والتزم بوحدات SI المتسقة: الفولت والأوم، لكي تكون القدرة الناتجة بالواط والتيار بالأمبير. يجب أن تكون المقاومة أكبر من الصفر، لأن مصدر الجهد المثالي ذي المقاومة الصفرية لا يملك حملاً مطابقاً محدوداً في هذا النموذج. يمكن أن يكون الجهد صفراً أو ذا إشارة؛ تحدد الإشارة اتجاه التيار، بينما تعتمد القدرة المسلّمة على مربع الجهد. تفترض الحاسبة دارة تيار مستمر مقاومة خالصة، أو حالة تيار متردد اختُزلت مسبقاً إلى مقاومات حقيقية مكافئة، ولا تعالج مطابقة ممانعة مركبة عامة.

افهم حساب المطابقة

عند توصيل مقاومة حمل R_L بمصدر ثيفينن جهده V ومقاومته R_S، يساوي تيار الحمل V مقسوماً على مجموع R_S وR_L. لذلك تساوي قدرة الحمل مربع V مضروباً في R_L ومقسوماً على مربع مجموع R_S وR_L. يبين اشتقاق هذه العبارة بالنسبة إلى مقاومة الحمل، أو المقارنة المباشرة بين حدي الفقد، أن القيمة العظمى الموجبة الوحيدة تتحقق عندما تساوي R_L قيمة R_S. عند نقطة المطابقة هذه يظهر نصف جهد الدارة المفتوحة على الحمل، ويظهر النصف الآخر على مقاومة المصدر. يساوي التيار V مقسوماً على ضعفي R_S، وتساوي القدرة القصوى مربع V مقسوماً على أربعة أمثال R_S. تعرض الحاسبة الكميات الأربع المترابطة لتتمكن من مراجعة النتيجة دون إعادة الحسابات الوسيطة. تستخدم النتائج أعداد الفاصلة العائمة في JavaScript وهي حتمية؛ فالمدخلات المحدودة المتطابقة تنتج JSON نفسه من دون قياس خارجي أو اتصال شبكي أو اختيار عشوائي أو وقت أو نمط تقريب متغير.

استخدم القيمة العظمى المثالية بمسؤولية

لا تمثل القدرة القصوى المسلّمة بالضرورة أفضل نقطة تشغيل هندسية. عند مطابقة المقاومتين تبدد مقاومة المصدر قدرة مساوية لما يبدده الحمل، ولذلك لا تتجاوز كفاءة النقل في هذا النموذج البسيط خمسين في المئة. غالباً ما تصمم مصادر التغذية والأنظمة العاملة بالبطاريات بمقاومة حمل أكبر كثيراً من مقاومة المصدر، لأن الكفاءة وتنظيم الجهد ومدة التشغيل ودرجة الحرارة أهم من استخراج الحد الرياضي الأقصى. ومع ذلك تبقى النتيجة مرجعاً مفيداً؛ فهي تحدد قمة منحنى القدرة المقاوم وتجعل تقييم الابتعاد عنها واضحاً. تحقق قبل بناء الدارة من استطاعة المكونات الاسمية، وحدود تيار المصدر، والسلوك الحراري، وتفاوت المقاومات، واعتمادها على الجهد. في شبكات التيار المتردد الجيبية التي تتضمن مفاعلة، تتطلب النظرية الأعم مطابقة ممانعات مركبة مترافقة؛ ولا تستنتج هذه الحاسبة التردد أو المفاعلة. تعامل مع الناتج بوصفه النتيجة الدقيقة لنموذج المقاومتين المحدد، لا بديلاً عن حدود الأجهزة أو عن محاكاة كاملة للدارة.