Calculadora de máxima transferência de potência

Informe a tensão de circuito aberto e a resistência interna da fonte; a condição de máxima potência de Thévenin será aplicada para retornar a carga ajustada, a potência máxima, a tensão na carga e a corrente. A ferramenta é útil para conferir exercícios, comparar alternativas de circuito e registrar o ponto operacional ideal antes de considerar eficiência, aquecimento, tolerâncias ou restrições de impedância.

Descreva a fonte pelos valores de Thévenin

Considere a fonte vista pelos dois terminais nos quais a carga será conectada. A entrada de tensão é a tensão de circuito aberto, medida nos terminais quando nenhuma carga consome corrente. A resistência da fonte é a resistência de Thévenin em ohms e representa a resistência interna em série da fonte e da rede linear ao redor dela. Um modelo de bateria pode usar a tensão sem carga e a resistência interna; uma rede resistiva maior pode ser reduzida primeiro a essas duas grandezas. Informe valores numéricos sem símbolos de unidade e mantenha uma base SI coerente, com volts e ohms, para que a potência seja dada em watts e a corrente em amperes. A resistência deve ser maior que zero, pois uma fonte ideal sem resistência não tem carga ajustada finita neste modelo. A tensão pode ser zero ou ter sinal; o sinal define o sentido da corrente, enquanto a potência depende do quadrado. A calculadora pressupõe um circuito CC puramente resistivo ou um caso CA já reduzido a resistências reais equivalentes.

Entenda o cálculo do ajuste

Para uma resistência de carga R_L ligada a uma fonte de Thévenin com tensão V e resistência R_S, a corrente na carga é V dividida por R_S mais R_L. Portanto, a potência na carga é V ao quadrado vezes R_L, dividida pelo quadrado de R_S mais R_L. Derivar essa expressão em relação à resistência de carga, ou comparar diretamente os dois termos de perda, mostra que o único máximo positivo ocorre quando R_L é igual a R_S. Nesse ponto ajustado, metade da tensão de circuito aberto aparece na carga e a outra metade na resistência da fonte. A corrente é V dividida por duas vezes R_S, e a substituição fornece potência máxima igual a V ao quadrado dividida por quatro vezes R_S. A calculadora retorna as quatro grandezas relacionadas para facilitar a conferência. Os resultados usam números de ponto flutuante do JavaScript e são determinísticos: entradas finitas idênticas geram o mesmo JSON, sem consulta, rede, escolha aleatória, relógio ou modo de arredondamento externo.

Use o máximo ideal com responsabilidade

A máxima potência entregue não é necessariamente o melhor ponto operacional de engenharia. Com resistências ajustadas, o resistor da fonte dissipa a mesma potência que a carga; assim, a eficiência de transferência deste modelo simples é apenas cinquenta por cento. Fontes de alimentação e sistemas a bateria costumam ser projetados com resistência de carga muito maior que a resistência da fonte, porque eficiência, regulação de tensão, autonomia e temperatura importam mais do que extrair o máximo matemático. Ainda assim, o resultado é uma referência valiosa: identifica o pico da curva de potência resistiva e facilita avaliar afastamentos desse ponto. Antes de montar o circuito, verifique potência nominal dos componentes, limites de corrente, comportamento térmico, tolerância e dependência da tensão. Em redes CA senoidais com reatância, o teorema mais amplo exige casamento de impedâncias complexas conjugadas; esta calculadora não deduz frequência nem reatância. Considere a saída o resultado exato do modelo declarado de duas resistências, e não um substituto para limites dos dispositivos ou uma simulação completa.