El análisis de circuitos complejos a menudo puede ser una tarea desalentadora y, en ese caso, el teorema de Thevenin viene al rescate al proporcionar una herramienta poderosa para simplificar y comprender los circuitos de CC. Al usar este teorema, los ingenieros pueden descomponer redes complejas en circuitos equivalentes más simples, lo que hace que el análisis sea más manejable. En este artículo, exploraremos la esencia del teorema de Thevenin y brindaremos ejemplos prácticos para solidificar nuestra comprensión.
Teorema de Thévenin
De acuerdo con el Teorema de Thevenin, cualquier red bilateral lineal formada por resistencias, fuentes de voltaje y fuentes de corriente puede ser sustituida por un circuito que solo use una fuente de voltaje y una resistencia como equivalente. Circuito equivalente de Thevenin es el nombre que se le da a este circuito condensado.
Hay dos partes principales del circuito equivalente de Thevenin, una es el voltaje de Thevenin (V el ) y la otra es la resistencia de Thevenin (R el ). El voltaje de Thevenin representa el voltaje de circuito abierto a través de los terminales de interés, mientras que la resistencia de Thevenin significa la resistencia entre esos terminales cuando todas las fuentes independientes están desactivadas (reemplazadas con sus resistencias internas).
Aplicando el teorema de Thevenin
Para determinar el circuito equivalente de Thevenin de un circuito de CC complejo dado, siga estos pasos:
Paso 1: Identifique las terminales a través de las cuales desea encontrar el circuito equivalente.
Paso 2: Retire todas las cargas conectadas a estos terminales.
Paso 3: Calcule el voltaje de circuito abierto (Vth) del circuito a través de las terminales.
Etapa 4: Calcule la resistencia de Thevenin (Rth) desactivando todas las fuentes independientes y determinando la resistencia equivalente entre los terminales.
Paso 5: Reconstruya el circuito equivalente de Thevenin utilizando Vth y Rth.
Ejemplo
Para demostrar el teorema de Thevenin, he considerado un circuito que tiene tres resistencias en paralelo y una resistencia de carga y una fuente de voltaje:
Primero, eliminamos la resistencia de carga y calculamos el voltaje a través de la resistencia de carga, de modo que, dado que las resistencias R1 y R2 están en serie, no habrá corriente a través de R3. Para calcular la corriente que circula por las resistencias:
Ahora colocando los valores:
Ahora calculando los voltajes a través de las resistencias:
Entonces, el voltaje en R1 y R2 es de 16,5 voltios, lo que significa que el voltaje en la resistencia de carga también será de 16,5 V, por lo que el voltaje de Thevenin es de 16,5 voltios.
Paso 2: Ahora cortocircuite la fuente de voltaje en el circuito y calcule la resistencia de Thevenin para la siguiente es la ecuación:
Ahora tenemos nuestro voltaje y resistencia de Thevenin, así que ahora usando la ley de ohmios calculamos la corriente de carga:
Para calcular el uso de voltaje de carga:
A continuación se muestra el circuito equivalente de Thevenin para el circuito que consideré anteriormente:
Conclusión
El teorema de Thevenin proporciona una técnica poderosa para simplificar circuitos de CC complejos en circuitos equivalentes de Thevenin más manejables. Al reemplazar las redes combinadas con una sola fuente de voltaje y resistencia, los ingenieros pueden analizar y comprender el comportamiento del circuito de manera más efectiva.