¿Cuál es el teorema de Thevenin?

Con respecto a dos terminales, cualquier circuito lineal invariante en el tiempo puede describirse con una sola fuente de voltaje y una sola impedancia en serie con los dos terminales.

El teorema de Norton es similar: cualquier circuito lineal invariante en el tiempo se puede describir con una sola fuente de corriente y una sola impedancia en paralelo con los dos terminales.

Nota: No tiene que ser un circuito pasivo, solo un circuito lineal. Esto significa que es posible tener un equivalente de Thevenin / Norton con una resistencia negativa si usa componentes activos.

La prueba de ello es simple: el voltaje a través de los terminales siempre se puede escribir con un término lineal de la corriente a través de los terminales, o

El teorema de Thevenin establece que ” cualquier circuito lineal que contenga varios voltajes y resistencias puede ser reemplazado por un solo voltaje en serie con una sola resistencia o impedancia conectada a través de la carga “.

En otras palabras, es posible simplificar cualquier circuito eléctrico, no importa cuán complejo, a un circuito equivalente de dos terminales con una sola fuente de voltaje constante en serie con una resistencia (o impedancia) conectada a una carga.

Pasos a seguir para el teorema de Thevenin:

(1) Encuentre el voltaje de la fuente Thevenin quitando la resistencia de carga del circuito original y calculando el voltaje a través de los puntos de conexión abiertos donde solía estar la resistencia de carga.

(2) Encuentre la resistencia de Thevenin eliminando todas las fuentes de energía en el circuito original (fuentes de voltaje en corto y fuentes de corriente abiertas) y calculando la resistencia total entre los puntos de conexión abiertos.

(3) Dibuje el circuito equivalente de Thevenin, con la fuente de voltaje de Thevenin en serie con la resistencia de Thevenin. La resistencia de carga se vuelve a unir entre los dos puntos abiertos del circuito equivalente.

(4) Analice el voltaje y la corriente para la resistencia de carga siguiendo las reglas para el circuito en serie.

Fuente de la imagen: Google Images.

El teorema de que una red de fuentes ideales y componentes lineales se puede reducir a un circuito equivalente que consiste en una fuente de voltaje (corriente) ideal en serie (en paralelo) con una resistencia.

El voltaje equivalente de Thevenin [matemática] V_ {TH} [/ matemática] y la resistencia [matemática] R_ {TH} [/ matemática] y la corriente Norton [matemática] I_N [/ matemática] se define de la siguiente manera:

[matemática] V_ {TH} = V_ {OC}, [/ matemática] donde “OC” significa “circuito abierto”

[matemáticas] I_N = I_ {SC} [/ matemáticas], donde “SC” significa “cortocircuito”

[matemáticas] R_ {TH} = \ frac {V_ {OC}} {I_ {SC}} [/ matemáticas].

La resistencia de Thevenin es la resistencia que se mediría con un ohmímetro a través de los terminales de salida si todas las fuentes en la red lineal se ponen a cero, es decir, las fuentes de voltaje se convierten en cortocircuitos y las fuentes de corriente se convierten en circuitos abiertos. Esto se muestra en el siguiente diagrama:

En términos de cálculos y el proceso para determinar los valores, tenemos las ecuaciones (de acuerdo con el diagrama a continuación) de modo que [matemática] V_ {OC} = V_s * \ frac {R_2} {R_1 + R_2}, I_ {SC } = \ frac {V_s} {R_1}, R_ {TH} = \ frac {R_1R_2} {R_1 + R_2}. [/ math]

Jacob ha explicado correctamente las cosas.

En general, los exámenes y las pruebas nunca van más allá de los circuitos que involucran matrices de 2 × 2 o 3 × 3, ya que pueden resolverse fácilmente a mano. Como tal, encontrar el equivalente de Thevenin (Léon Charles Thévenin) o Norton (teorema de Norton) es bastante simple.

Sin embargo, cuando uno se mueve a redes mucho más grandes y complejas que pueden involucrar matrices de 50 × 50 o incluso 50,000 × 50,000, entonces la solución no es tan simple e incluso la inversión de tales matrices puede llevar mucho tiempo (al menos solían serlo).

Muchos estudiantes hacen una reducción gaussiana en sus matemáticas introductorias, pero de lo que muchos no se dan cuenta es que cuando se aplica a los circuitos eléctricos, la reducción final da como resultado el equivalente Thevenin o Norton de la red. Al seleccionar el puerto en el que se desea determinar el equivalente de Thevenin o Norton y colocarlo en la última fila de la matriz, se realiza una eliminación gaussiana para encontrar el equivalente de Thevenin o Norton.

Todo esto está incrustado en las matemáticas y no es inmediatamente obvio. El teorema de Thevenin fue descubierto en 1893.

Lo que en efecto está ilustrando Jacob es la reducción / reducción gaussiana de malla (Thevenin) o nodal (Norton)

El teorema de Thevenin establece que cualquier combinación de baterías y resistencias con dos terminales puede ser reemplazada por una sola fuente de voltaje ey una sola resistencia en serie r . El valor de e es el voltaje de circuito abierto en los terminales, y el valor de r se divide por la corriente con los terminales en cortocircuito.

Fuente de la imagen: Teorema de Thevenin

Hola.

El teorema de Thevenins, también descubierto independientemente antes por el Sr. Hemholtz, aunque en biología de sistemas, es un teorema en el análisis de circuitos que establece lo siguiente:

  • Cualquier red lineal que consista en resistencias / impedancias y fuentes de voltaje y corriente (también dependientes), se puede convertir en una red equivalente a través de dos terminales, y esta red equivalente consta de dos elementos solamente:
    – Una fuente de voltaje: [math] V_ {th} [/ math] denotado por [math] V_ {th} [/ math]
    – Una resistencia / impedancia en serie con esta fuente de voltaje: [matemática] R_ {th} / Z_ {th} [/ math]

[Math] V_ {th} [/ math] representa su [math] \ text {voltaje de circuito abierto} [/ math] en los terminales que desea transformar.

El [math] R_ {th} \ Z_ {th} [/ math] representa su [math] \ text {resistencia / impedancia} [/ math] “visto” desde los terminales que busca transformar. Debe visualizar una herramienta de medición de ohmímetro / impedancia conectada y todas las fuentes apagadas, luego combinar las resistencias / impedancias utilizando métodos de combinación.

Tenga en cuenta las premisas de este teorema:

  • Lineal
  • Consiste en fuentes de voltaje y corriente (dependientes o independientes).
  • Consiste en impedancias / resistencias.

Tenga en cuenta la conclusión de este teorema:

  • Se puede convertir a una fuente de voltaje en serie con una resistencia / impedancia.

Tenga en cuenta algunos hechos adicionales:

  • Se trata de equivalencia terminal. El equivalente de thevenin produce la misma característica I – V en el terminal o dispositivo elegido.
  • El circuito equivalente de thevenin difiere para diferentes terminales y dispositivos, es decir, donde se “ve” el circuito de los asuntos. Diferentes puntos resultan en diferentes circuitos equivalentes.

Usos de una transformación de thevenin:

  1. Le permite usar menos componentes en el diseño de su circuito para lograr el mismo comportamiento.
  2. Le permite simplificar el análisis: puede reducir una relación complicada a una entre menos variables: por lo tanto, puede ver el efecto de cambiar un componente u otro parámetro en el circuito mucho más fácilmente. Es muy útil en este caso ver la relación entre los parámetros del circuito de una manera menos dolorosa.
  3. Análisis transitorio: [math] \ tau = R_ {th} \ cdot C [/ math], que es la constante de tiempo de un condensador, se basa en una transformación de thevenin . Especialmente lo necesitará cuando realice un análisis transitorio de un condensador o elemento de almacenamiento de energía conectado a un circuito complejo.
  4. Análisis de elementos no lineales: puede transformar el resto del circuito lineal alrededor de los terminales del elemento no lineal: un truco común utilizado en los estudiantes, pero puede transformar cualquier otra porción lineal alrededor del dispositivo no lineal, simplificando su análisis y IV curva de búsqueda.

Por último, pero no menos importante, dado que es un teorema, su prueba matemática existe [1] s [2]

Notas al pie

[1] Léon Charles Thévenin – Wikipedia

[2] Teorema de Thévenin – Wikipedia

Jacob VanWagoner ya ha escrito una excelente respuesta. Solo me gustaría dar un ejemplo de para qué se puede usar el teorema de Thevenin. Mire mi respuesta a la pregunta: ¿Cómo puedo resolver este problema del circuito para encontrar R? Allí doy una solución al problema usando el teorema de Thevenin, que es más simple que el enfoque más directo.

Es un método para simplificar un circuito o una sección de un circuito a un componente equivalente para que pueda resolverse como un solo elemento de otro circuito.

Similar a reducir una fórmula matemática compleja a una función, luego usar esa función en otra ecuación.

Teoremas de la red: YouTube

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