起電力24V、内部抵抗3Ωの直流電源に、可変抵抗である負荷を接続する。負荷に供給される電力が最大となるときの、その最大電力と、電源が発生する全電力に対する負荷電力の割合（効率）の組合せとして、適当なものはどれか。
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解答正解 1
負荷電力が最大となるのは負荷抵抗が電源の内部抵抗に等しいとき、すなわちR＝3Ωのときである。このとき回路電流はI＝24/(3＋3)＝4A、負荷電力はP＝4²×3＝48Wとなる。電源が発生する全電力はI²(r＋R)＝96Wであり、その半分が内部抵抗で消費されるため効率は50%である。最大電力の条件は効率が最大になる条件ではないことが判断の要点で、送配電のように効率が重視される系統ではこの整合条件は用いない。
選択肢ごとの判定
1正しい。R＝r＝3Ωで負荷電力48Wが最大となり、内部抵抗でも同じ48Wを消費するため効率は50%である。
2最大電力の値は正しいが、内部抵抗3Ωでの損失48Wを見落として効率を100%とした誤り。
3全電力96Wを負荷電力と取り違えた誤り。負荷が受け取るのはその半分である。
4全電力を負荷電力と取り違え、さらに内部損失を無視した誤り。