KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2019

PYTANIE NR 25.
Które podłączenie głośników do wzmacniacza akustycznego zapewnia dopasowanie energetyczne? Oznaczenia: Rwy – rezystancja wyjściowa wzmacniacza, Rg – rezystancja głośnika.
Ilustracja przedstawia cztery schematy połączeń głośników do wzmacniacza akustycznego, które są częścią pytania
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Dopasowanie energetyczne (dopasowanie mocy) zachodzi wtedy, gdy obciążenie "widzi" taką samą rezystancję jak rezystancja wyjściowa źródła.
W uproszczonym modelu rezystancyjnym warunek maksymalnego przekazu mocy spełnia relacja Rg = Rwy (dla AC ogólnie dotyczy to dopasowania impedancji).

Pełne wyjaśnienie:

Dopasowanie energetyczne w typowych zadaniach z teorii obwodów oznacza dopasowanie mocy, czyli taki dobór obciążenia, aby moc wydzielana na obciążeniu była maksymalna. Wzmacniacz (lub źródło sygnału) modeluje się wtedy jako źródło Thevenina: idealne źródło napięciowe w szeregu z rezystancją wyjściową Rwy. Głośnik traktuje się w tym uproszczeniu jako rezystancję Rg.

W takim modelu moc na obciążeniu zależy od relacji Rg do Rwy. Gdy Rg jest bardzo mała, prąd jest duży, ale znaczna część mocy odkłada się na Rwy (straty w "źródle"). Gdy Rg jest bardzo duża, prąd jest mały, więc mimo małych strat na Rwy moc na obciążeniu również jest mała. Maksimum występuje pośrodku – gdy obciążenie jest równe rezystancji wyjściowej.

Dlatego warunek dopasowania mocy w przypadku czysto rezystancyjnym ma postać: Rg = Rwy. W ujęciu bardziej ogólnym, dla obwodów prądu przemiennego i elementów reaktancyjnych, mówi się o dopasowaniu impedancyjnym: impedancja obciążenia powinna być sprzężeniem zespolonym impedancji wyjściowej źródła (co sprowadza się do równości rezystancji przy braku składowych reaktancyjnych).

Pozostałe warianty relacji (np. Rg znacznie większa lub znacznie mniejsza od Rwy) nie spełniają kryterium maksymalnego przekazu mocy: albo rosną straty na rezystancji wyjściowej, albo spada prąd i moc oddawana do głośnika. W praktyce audio często projektuje się wzmacniacze z możliwie małą Rwy ze względu na kontrolę głośnika i sprawność, ale to jest inny cel niż dopasowanie energetyczne w sensie teoretycznym.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Dopasowanie energetyczne (częściej: dopasowanie mocy) to taki dobór obciążenia, aby moc przekazywana do głośnika była możliwie największa w danym modelu źródła. W uproszczeniu rezystancyjnym oznacza warunek równości rezystancji obciążenia i rezystancji wyjściowej.
W modelu czysto rezystancyjnym warunek maksymalnego przekazu mocy ma postać Rg = Rwy. Gdy Rg jest dużo mniejsza lub większa od Rwy, moc na obciążeniu jest mniejsza.
To kompromis między prądem i stratami. Przy małym Rg rośnie prąd, ale duża część mocy traci się na Rwy. Przy dużym Rg straty są mniejsze, ale prąd jest zbyt mały. Równość Rg i Rwy daje maksimum.
Nie. Dopasowanie mocy maksymalizuje moc na obciążeniu w danym modelu, ale nie maksymalizuje sprawności. Przy Rg = Rwy połowa mocy wydziela się na Rwy (strata w źródle), więc sprawność nie jest maksymalna.
W ujęciu ogólnym dla AC stosuje się dopasowanie impedancji: impedancja obciążenia powinna być sprzężeniem zespolonym impedancji wyjściowej źródła. Gdy układ jest czysto rezystancyjny, sprowadza się to do równości rezystancji.
Zwykle nie. Wzmacniacze audio projektuje się często tak, by miały małą rezystancję wyjściową w porównaniu do impedancji głośnika, co poprawia kontrolę przetwornika i zmniejsza straty. Pytanie egzaminacyjne dotyczy jednak klasycznego warunku dopasowania mocy.
Słowa kluczowe to "dopasowanie energetyczne", "maksymalny przekaz mocy", "największa moc na obciążeniu". Gdy zadanie pyta o stabilne napięcie lub małe zniekształcenia, częściej chodzi o małą rezystancję wyjściową względem obciążenia, a nie o równość.
Najczęściej myli się dopasowanie mocy z "jak najmniejszą Rwy", bo tak bywa w praktyce audio. Drugi błąd to traktowanie pojęcia "rezystancja" jak "impedancja" bez zastanowienia, czy zadanie jest w AC i czy uwzględnia składowe reaktancyjne.
Najczęściej w analizie torów sygnałowych, dopasowania źródeł do obciążeń w zadaniach z teorii obwodów, a także w zagadnieniach dopasowania w.cz. (tam zwykle operuje się impedancją). Wzór/warunek pomaga ocenić, jaka relacja parametrów daje maksimum mocy.
Utrwal model źródła Thevenina i zapamiętaj warunek dopasowania mocy: Rg = Rwy (dla AC: dopasowanie impedancji). Przećwicz też interpretację: małe Rg → duże straty na Rwy, duże Rg → mały prąd.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 40% zdających egzamin. trudne

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Twierdzenie o maksymalnym przekazie mocy" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Twierdzenie_o_maksymalnym_przekazie_mocy (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL): "Twierdzenie Thévenina" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Twierdzenie_Th%C3%A9venina (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik do analizy obwodów elektrycznych (rozdział o twierdzeniu o maksymalnym przekazie mocy)
  • Materiały dydaktyczne z podstaw elektroniki/elektrotechniki dotyczące modelu Thevenina
  • Zestawy zadań maturalno-zawodowych z działu: moc w obwodach i dopasowanie obciążenia

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego