Calculadora de máxima transferencia de potencia

Introduzca la tensión de circuito abierto y la resistencia interna de la fuente; se aplicará la condición de máxima potencia de Thévenin para obtener la carga ajustada, la potencia máxima, la tensión en la carga y la corriente. Resulta útil para comprobar ejercicios, comparar circuitos y documentar el punto de funcionamiento ideal antes de considerar eficiencia, calentamiento, tolerancias o impedancias reales.

Describa la fuente mediante sus valores de Thévenin

Considere la fuente desde los dos terminales donde conectará la carga. La tensión de entrada es la tensión de circuito abierto, es decir, la que se mide en los terminales cuando ninguna carga consume corriente. La resistencia de la fuente es la resistencia de Thévenin en ohmios y representa la resistencia interna en serie de la fuente y de la red lineal que la rodea. En un modelo de batería pueden emplearse la tensión sin carga y la resistencia interna; una red resistiva mayor puede reducirse primero a esas dos magnitudes. Introduzca números sin símbolos de unidad y mantenga una base SI coherente: voltios y ohmios, para obtener vatios y amperios. La resistencia debe ser superior a cero, pues una fuente ideal sin resistencia no posee una carga adaptada finita en este modelo. La tensión puede ser cero o tener signo; este determina el sentido de la corriente, mientras que la potencia depende de su cuadrado. La herramienta presupone un circuito de CC puramente resistivo o un caso de CA ya reducido a resistencias reales equivalentes.

Comprenda el cálculo de adaptación

Para una resistencia de carga R_L conectada a una fuente de Thévenin con tensión V y resistencia R_S, la corriente de carga es V dividida por R_S más R_L. Por tanto, la potencia de carga es V al cuadrado multiplicada por R_L y dividida por el cuadrado de R_S más R_L. Al derivar esta expresión respecto de la resistencia de carga, o comparar directamente ambos términos de pérdida, se comprueba que el único máximo positivo aparece cuando R_L es igual a R_S. En ese punto, la mitad de la tensión de circuito abierto cae en la carga y la otra mitad en la resistencia de la fuente. La corriente es V dividida por dos veces R_S, y la potencia máxima es V al cuadrado dividida por cuatro veces R_S. La calculadora entrega las cuatro magnitudes relacionadas para facilitar la comprobación. Los resultados usan números de coma flotante de JavaScript y son deterministas: entradas finitas idénticas generan el mismo JSON sin consultas, red, azar, reloj ni modos de redondeo externos.

Utilice el máximo ideal con criterio

La máxima potencia entregada no es necesariamente el mejor punto de funcionamiento. Con resistencias adaptadas, la resistencia de la fuente disipa la misma potencia que la carga, por lo que la eficiencia de transferencia de este modelo sencillo es solo del cincuenta por ciento. Las fuentes de alimentación y los sistemas con batería suelen emplear una carga mucho mayor que la resistencia interna, porque la eficiencia, la regulación de tensión, la autonomía y la temperatura importan más que extraer el máximo matemático. Aun así, el resultado sirve como referencia: señala el pico de la curva de potencia resistiva y permite analizar cualquier separación respecto de él. Antes de construir, compruebe la potencia nominal de los componentes, los límites de corriente, la temperatura, las tolerancias y la dependencia con la tensión. En redes sinusoidales con reactancia se necesita adaptación por impedancias complejas conjugadas; esta herramienta no deduce frecuencia ni reactancia. Interprete la salida como resultado exacto del modelo de dos resistencias, no como sustituto de los límites del dispositivo ni de una simulación completa.