A análise de circuitos complexos geralmente pode ser uma tarefa assustadora e, nesse caso, o teorema de Thevenin vem em socorro, fornecendo uma ferramenta poderosa para simplificar e entender os circuitos CC. Usando esse teorema, os engenheiros podem dividir redes complexas em circuitos equivalentes mais simples, tornando a análise mais gerenciável. Neste artigo, exploraremos a essência do Teorema de Thevenin e forneceremos exemplos práticos para solidificar nosso entendimento.
Teorema de Thevenin
De acordo com o Teorema de Thevenin, qualquer rede linear bilateral composta por resistores, fontes de tensão e fontes de corrente pode ser substituída por um circuito que usa apenas uma fonte de tensão e um resistor como equivalente. Circuito equivalente de Thevenin é o nome dado a este circuito condensado.
Existem duas partes primárias do circuito equivalente de Thevenin, uma é a tensão de Thevenin (V º ) e a outra é a resistência de Thevenin (R º ). A tensão de Thevenin representa a tensão de circuito aberto nos terminais de interesse, enquanto a resistência de Thevenin significa a resistência entre esses terminais quando todas as fontes independentes são desativadas (substituídas por suas resistências internas).
Aplicando o Teorema de Thevenin
Para determinar o circuito equivalente de Thevenin de um determinado circuito DC complexo, siga estas etapas:
Etapa 1: Identifique os terminais através dos quais você deseja encontrar o circuito equivalente.
Passo 2: Remova todas as cargas conectadas a esses terminais.
Etapa 3: Calcule a tensão de circuito aberto (Vth) do circuito entre os terminais.
Passo 4: Calcule a resistência de Thevenin (Rth) desativando todas as fontes independentes e determinando a resistência equivalente entre os terminais.
Passo 5: Reconstrua o circuito equivalente de Thevenin usando Vth e Rth.
Exemplo
Para demonstrar o teorema de Thevenin, considerei um circuito com três resistências em paralelo e uma resistência de carga e uma fonte de tensão:
Primeiro, removemos a resistência de carga e calculamos a tensão na resistência de carga, de modo que, como os resistores R1 e R2 estão em série, não haverá corrente através de R3. Para calcular a corrente que flui através das resistências:
Agora colocando os valores:
Agora calculando as tensões nos resistores:
Portanto, a tensão entre R1 e R2 é de 16,5 volts, o que significa que a tensão na resistência de carga também será de 16,5 V, portanto a tensão de Thevenin é de 16,5 volts
Passo 2: Agora curto a fonte de tensão no circuito e calcule a resistência de Thevenin para isso segue a equação:
Agora temos nossa tensão e resistência de Thevenin, então agora usando a lei de ohms calculamos a corrente de carga:
Para calcular a tensão de carga, use:
Abaixo está o circuito equivalente de Thevenin para o circuito que considerei anteriormente:
Conclusão
O Teorema de Thevenin fornece uma técnica poderosa para simplificar circuitos CC complexos em circuitos equivalentes de Thevenin mais manejáveis. Ao substituir as redes combinadas por uma única fonte de tensão e resistor, os engenheiros podem analisar e entender o comportamento do circuito com mais eficiência.