Мера оптимальности источника и нагрузки электрической цепи

При работе простейшей электрической модели в рабочем режиме (любoм сопротивлением нагрузки) максимальная мощность, потребляемая нагрузкой достигает при согласованной нагрузке.

R_н = R_г, (1).

где R_г — внутреннее сопротивление источника тока; R_н — сопротивление нагрузки (приемника). Этот режим работы источника и нагрузки получил название согласованного режима и является оптимальным, т. е. «золотым» для передачи информации.

Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь «источник — нагрузка».

Согласованный режим работы цепи лежит в основе анализа и синтеза систем передачи информации в радиотехнике и электрической связи и могу предположить, что он является оптимальным для любой системы с подобной структурой передачи информации и в его основе лежит принцип наименьшего действия [3].

При условии согласованной нагрузки R_н = R_г, т. е. гармонии сопротивлений источника и нагрузки, максимальная мощность, потребляемая нагрузкой, равна.

(2).

В случае несогласованной нагрузки R_н? R_г, т. е. дисгармонии, сопротивлений источника и нагрузки, потребляемая мощность снижается и равна.

(3).

Потерянная часть мощности при несогласованной нагрузке равна.

(3).

Таким образом, от источника к нагрузке поступает меньше максимальной мощности на величину.

(4).

где с — модуль коэффициент.

Коэффициент с является мерой несогласованности между сопротивлениями источника и нагрузки и получил название коэффициента несогласованности. Его же можно назвать коэффициентом дисгармонии. Из (5) следует, что при согласованной нагрузке R_н = R_г коэффициент несогласованности, он же — коэффициент дисгармонии с = 0. В случае холостого хода R_н =? и короткого замыкания R_н = 0 приемник не потребляет энергию и коэффициент несогласованности с = 1 [4].

С учетом (1), (2) и (3) баланса мощностей цепи или баланс гармонии и дисгармонии можно представить тождеством.

(6).

После деления всех членов на P_max, получим тождество (6) в относительных величинах.

(7).

где.

Тождество (7) можно назвать тождеством единства противоположностей, т. е. единства гармонии и дисгармонии Электрическую модель последовательности рекуррентных чисел можно представить также системой передачи «источник — четырехполюсник — нагрузка», состоящей из источника Е, проходного четырехполюсника (линии системе передачи играет проходной связи) и приемника (нагрузка) R_н (рисунок 2). Электрическая энергия от источника информации Е поступает к нагрузке через проходной четырехполюсник. Такая система передачи является основой электрической модели и она же является основной электрической моделью развития Вселенной, Природы и др.

Рисунок 2. Электрическая цепь «источник-четырехполюсник-нагрузка».

Коэффициенты несогласованности на входе и на выходе четырехполюсника при этом равны.

Согласно условию согласованного режима работы источника и нагрузки (4) необходимо, во-первых, чтобы входное сопротивление источника R_г было равно входному сопротивлению четырехполюсника R_вх1 (зажимы 1−1'), и, во-вторых, чтобы входное сопротивление четырехполюсника R_вх2 (зажимы 2−2') было равно сопротивлению нагрузки R_н. В случае R_г = R_вх1 и R_г = R_вх1 коэффициенты с₁ и с₂ равны нулю.