Transferencia máxima de potencia
Muy pequeña pierde, muy grande pierde
Desliza la resistencia de carga R_L y observa la potencia que llega a la carga. En cero no hay tensión sobre ella; en infinito no fluye corriente; en ambos casos la potencia es cero. Encuentra el punto entre ambos donde la potencia es máxima, R_L = R_th.
No puedes tener tensión y corriente a la vez
La potencia es el producto de la tensión en la carga por la corriente que la atraviesa. Con una carga pequeña la corriente es grande pero apenas hay tensión; con una carga grande la tensión es alta pero apenas fluye corriente. Ambas se compensan, así que inclinarse a un lado encoge el producto. La potencia es máxima cuando están en equilibrio.
El equilibrio está en R_L = R_th
Deriva la potencia P = (V_th/(R_th+R_L))²·R_L respecto a R_L e iguálala a cero, y el máximo cae exactamente en R_L = R_th. Igualar la carga a la resistencia interna de la fuente se llama adaptación. La tensión se reparte entonces por igual, dejando V_th/2 en la carga, y la potencia máxima es P_max = V_th²/(4R_th).
Potencia máxima no es eficiencia máxima
En la adaptación las resistencias de carga e interna son iguales, así que la potencia total se reparte por igual. La carga recibe exactamente lo mismo que la resistencia interna disipa como calor, así que la eficiencia es justo el 50%. Adaptar es la respuesta cuando quieres extraer la máxima potencia, pero donde importa la eficiencia —como en el transporte de energía— se hace la carga deliberadamente grande para reducir pérdidas. Son objetivos distintos.
De vuelta a la primera pantalla
Al deslizar la resistencia de carga, la potencia partió de cero, subió a un pico y volvió a bajar, y ese pico cayó exactamente en R_L = R_th, donde la carga iguala a la resistencia interna. Allí la tensión se repartió por igual y la eficiencia fue del 50%. Una vez que pliegas un circuito en una fuente y una resistencia con el equivalente de Thévenin, qué conectar para obtener la máxima potencia se ve de un vistazo así.