[기초전자전기실험1] A+받은 최대전력전송정리 예비보고서 기초전자전기실험

실험 10. 최대 전력 전송 정리

1. 실험 목적 직류에서의 전력에 대해 이해하고, 전원으로부터 부하에 최대 전력이 전달되는 상황에 대해 이해하여 실험을 통해 확인한다. 2. 실험 이론 (1) 직류 전력 전력(power)이란 단위 시간당 한 일(work)의 양이다. 단위는 [Joule/second] 또는 와트[watt]로 표시 한다. 단위 시간당 한 일의 양을 식으로 나타내면 다음과 같다.

sec
이때, 전압 는 단위 전하당 에너지의 비율로 정의된다. 따라서 식으로 나타내면 다음과 같다.
위 식을 토대로 일(work)는 로 나타낼 수 있고, 전력을 다시 정리하면 다음과 같다.
는 단위 시간당 전하의 양이므로 전류 로 정의할 수 있다. ∴ 옴의 법칙 을 전력 식에 대입하여 정리하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(2) 최대 전력 전송 정리 그림 1과 같이 내부 저항( ∈)이 있는 전원과 부하저항( )이 직렬로 연결된 경우를 생각해보자. 회로
에는 전류 이 시계방향(CW)으로 흐르고 있으므로, 부하에서 소비하는 전력은 또는,
이다. 이때 은 그림 1의 회로에 전압 분배를 적용하면 × 임을 알 수 있다.
∈
× (식 1) ∈
그림 1 부하의 소비 전력 식 1에서 전압 와 전압원의 내부 저항 ∈ 의 값은 일정하므로, 부하저항 의 값에 변화에 따라 부 하저항의 소비 전력 이 변하게 된다. 부하저항의 값이 어떤 값을 가질 때, 본 회로의 전원으로부터 부하저항에 최대 전력을 전송할 수 있을지 구하여 보자. 식 1의 맨 우측 항( ∈)과 좌측 항 을 하나의 함수로 보면 다음과 같다.
(식 2) ∈
위 식에서 전압원의 전압 와 내부 저항 ∈ 은 고정값이고, 부하저항…
∈ (식 3)
∈