L'analisi di circuiti complessi può spesso essere un compito arduo e, in tal caso, il teorema di Thevenin viene in soccorso fornendo un potente strumento per semplificare e comprendere i circuiti CC. Utilizzando questo teorema, gli ingegneri possono scomporre reti complesse in circuiti equivalenti più semplici, rendendo l'analisi più gestibile. In questo articolo esploreremo l'essenza del Teorema di Thevenin e forniremo esempi pratici per consolidare la nostra comprensione.
Teorema di Thevenin
Secondo il teorema di Thevenin, qualsiasi rete lineare bilaterale composta da resistori, sorgenti di tensione e sorgenti di corrente può essere sostituita da un circuito che utilizza solo una sorgente di tensione e un resistore come equivalente. Il circuito equivalente di Thevenin è il nome dato a questo circuito condensato.
Ci sono due parti principali del circuito equivalente di Thevenin, una è la tensione di Thevenin (V th ) e l'altro è la resistenza di Thevenin (R th ). La tensione di Thevenin rappresenta la tensione a circuito aperto attraverso i terminali di interesse, mentre la resistenza di Thevenin indica la resistenza tra quei terminali quando tutte le fonti indipendenti sono disattivate (sostituite con le loro resistenze interne).
Applicazione del teorema di Thevenin
Per determinare il circuito equivalente di Thevenin di un dato circuito CC complesso, attenersi alla seguente procedura:
Fare un passo 1: Identifica i terminali attraverso i quali desideri trovare il circuito equivalente.
Passo 2: Rimuovere tutti i carichi collegati a questi terminali.
Passaggio 3: Calcolare la tensione a vuoto (Vth) del circuito attraverso i terminali.
Passaggio 4: Calcolare la resistenza di Thevenin (Rth) disattivando tutte le sorgenti indipendenti e determinando la resistenza equivalente tra i terminali.
Passaggio 5: Ricostruisci il circuito equivalente di Thevenin usando Vth e Rth.
Esempio
Per dimostrare il teorema di Thevenin, ho considerato un circuito con tre resistenze in parallelo e una resistenza di carico e una sorgente di tensione:
Innanzitutto, rimuoviamo la resistenza di carico e calcoliamo la tensione ai capi della resistenza di carico, quindi poiché i resistori R1 e R2 sono in serie, non ci sarà corrente attraverso R3. Per calcolare la corrente che scorre attraverso le resistenze:
Ora inserendo i valori:
Ora calcolando le tensioni attraverso i resistori:
Quindi, la tensione attraverso R1 e R2 è di 16,5 volt, il che significa che anche la tensione attraverso la resistenza di carico sarà di 16,5 V, quindi la tensione di Thevenin è di 16,5 volt
Passo 2: Ora cortocircuita la sorgente di tensione nel circuito e calcola la resistenza di Thevenin per quella che segue è l'equazione:
Ora abbiamo la nostra tensione e resistenza di Thevenin, quindi ora usando la legge degli ohm calcoliamo la corrente di carico:
Per calcolare la tensione di carico utilizzare:
Di seguito è riportato il circuito equivalente di Thevenin per il circuito che ho considerato in precedenza:
Conclusione
Il Teorema di Thevenin fornisce una tecnica potente per semplificare complessi circuiti CC in circuiti equivalenti di Thevenin più gestibili. Sostituendo le reti combinate con un'unica sorgente di tensione e resistore, gli ingegneri possono analizzare e comprendere il comportamento dei circuiti in modo più efficace.