O teorema de Thevenin será útil quando precisarmos encontrar a tensão ou corrente para um elemento específico em um circuito complexo. Neste artigo, você aprenderá a declaração do teorema de Thevenin, teorema de thevenin para circuitos CC com exemplos resolvidos, aplicações e limitações.

Declaração do Teorema de Thevenin

O teorema de Thevenin afirma que “qualquer rede linear de dois terminais com várias fontes de tensão e fontes de corrente pode ser substituída por um circuito equivalente simples que consiste em uma fonte de tensão em série com um resistor seguido pela carga ”.

A fonte de tensão simplificada é chamada de fonte de tensão de Thevenin e é igual à tensão de circuito aberto entre os dois terminais do circuito. A resistência em série é chamada de resistência de Thevenin e é igual à resistência medida entre os terminais com todas as fontes de energia são substituídos por suas resistências internas.

Para fonte de tensão ideal faça um curto-circuito e para fonte de corrente ideal faça um circuito aberto. Se uma fonte tiver resistência interna, deixe-a no circuito ao substituir as fontes.

Procedimento passo a passo para resolver o teorema de Thévenin

1. Identifique o elemento para o qual a corrente ou tensão deve ser encontrada e considere-o como resistor de carga (RL).
2. Abra o resistor de carga e meça a tensão através do terminais por qualquer um dos métodos de simplificação da rede. Esta tensão é chamada de tensão de Thévenin (Vth).
3. Remova o resistor de carga. Substitua todas as fontes de tensão e corrente por sua resistência interna. Em seguida, meça a resistência equivalente, conforme vista dos terminais de circuito aberto. Esta é a resistência de Thevenin (Rth).
4. Desenhe o circuito equivalente de Thevenin com a fonte de tensão de Thevenin em série com a resistência de Thevenin seguida pelo resistor de carga.
5. Agora encontre a corrente através do resistor de carga simplesmente aplicando a lei de ohm.

Você também pode calcular a tensão na carga e a potência fornecida à carga usando as fórmulas fornecidas.

Exemplos resolvidos do teorema de Thévenin para circuitos CC

Os seguintes exemplos resolvidos do teorema de Thevenin serão úteis para o seu aprendizado.

Teorema de Thévenin DC circuitos resolvidos, exemplo 1

Encontre a corrente de carga e a potência fornecida à carga, usando o teorema de Venin.

Etapa 1

Abra o resistor de carga (5Ω) e encontre a tensão nos terminais de carga.

Visto que os terminais estão em circuito aberto, nenhuma corrente irá flua através do resistor de 3Ω. Portanto, a tensão de Thevenin será a queda de tensão no resistor de 8Ω.

Encontre a corrente no resistor de 8Ω e calcule a tensão de Thevenin. O cálculo da tensão através do resistor de 8 is é dado abaixo.

Portanto, a tensão de Thévenin é 19,2 V.

Passo 2

Encontre a resistência equivalente de Thevenin da rede que é vista a partir dos terminais de carga. Substitua aqui a fonte de tensão de 24 V por um curto-circuito para encontrar a resistência equivalente.

No diagrama acima, resistores de 8Ω e 2Ω são conectados em paralelo e este a combinação está em série com o resistor de 3Ω. Por técnicas de redução de rede, a resistência equivalente é calculada da seguinte maneira.

Portanto, a resistência de Thevenin é 4,6 Ω.

Etapa 3

Agora, desenhe o circuito equivalente de thevenin para o circuito fornecido. Desenhe a tensão de thevenin em série com a resistência de thevenin e adicione o resistor de carga em série com o circuito.

Uma vez que os resistores 4.6Ω e 5Ω estão conectados em série. Portanto, você pode simplesmente aplicar a lei de ohms para encontrar a corrente de carga. De outra forma, aplique a fórmula fornecida para encontrar a corrente de carga.

Finalmente, a corrente através do resistor de carga de 5Ω é calculada como 2 Amperes.

Aqui está uma captura de tela da simulação do Multisim para o circuito fornecido, onde a corrente de carga é a mesma para o circuito original e o circuito equivalente do thevenin.

Teorema de Thevenin: circuito DC resolvido exemplo 2

Calcule a corrente através do resistor de carga de 6Ω usando o teorema de Venin.

Antes de prosseguir com as etapas para resolver o teorema de Venin, simplifique o circuito, se possível. Isso nos ajuda a reduzir complicações matemáticas e resolver o problema de uma maneira fácil.

Se você olhar nosso circuito fornecido, ele contém uma fonte de corrente.Se possível, converta a fonte de corrente em sua fonte de tensão equivalente. Como precisamos encontrar a tensão de thevenin para o circuito fornecido, ter uma fonte de tensão em nosso circuito é uma boa escolha.

Portanto, o circuito simplificado com a fonte de tensão é dado abaixo.

Etapa 1

Para encontrar a tensão do venin, remova o resistor de carga (6Ω) e encontre a tensão no terminal AB.

A tensão no terminal AB será a subtração da queda de tensão que ocorre no resistor de 10Ω da fonte de tensão de 48V.

Ao resolver as equações da malha, você obterá o corrente flui no circuito. A partir da corrente, você pode calcular a queda de tensão no resistor de 10Ω.

O cálculo da tensão de thevenin pela análise de malha é dado abaixo.

Passo 2

Remova o resistor de carga e encontre a resistência equivalente da rede vista a partir dos terminais em circuito aberto.

Para realizar o cálculo, faça um curto as fontes de tensão de 48 V e 24 V e calcule a resistência.

Aqui, os resistores de 10Ω e 5 são conectados em paralelo. Portanto, a resistência efetiva será a fornecida abaixo.

Etapa 3

Agora, determine o Thevenin’s circuito equivalente com a tensão de thevenin e a resistência de thevenin junto com o resistor de carga.

Desenhe a tensão de thevenin em série com a resistência de thevenin e adicione o resistor de carga em série com o circuito, conforme mostrado abaixo.

Você pode encontrar a corrente de carga a partir da fórmula fornecida.

Finalmente, a corrente de carga é calculada como 3,43 amperes.

Aqui está a prova de simulação que mostra, a corrente de carga é a mesma para o circuito dado e o circuito equivalente do Venin.

Limitações e aplicações do teorema de Thévenin

Existem certas limitações e aplicações para usar o teorema de Thévenin. Eles são enumerados nesta seção.

Limitações

1. O teorema de Thevenin é aplicável para um circuito linear com elementos bilaterais apenas. Circuitos com elementos unilaterais como diodo e transistores não podem ser resolvidos com o teorema de Venin.
2. A rede complexa dada deve ser eletricamente acoplada com a carga. Para carga acoplada magneticamente, este teorema não é válido.
3. Ele pode ser usado com circuitos tendo fontes dependentes e independentes.
4. Ele não pode ser usado para determinar a eficiência do circuito.

Aplicações

1. O teorema de Thévenin pode ser usado para reduzir um circuito complexo em um circuito simples.
2. O teorema de Thévenin é usado no teorema de Norton para obter o circuito equivalente de Norton.
3. Ele também é usado no teorema de transferência de potência máxima para encontrar a resistência equivalente da rede.
4. A principal aplicação prática do teorema de Venin é encontrar a variação de tensão e potência entregues a uma carga variável.
5. É usado na análise de falha do sistema de potência para encontrar a corrente de falha em um ramo.

Você pode consultar o teorema de Thevenin Wikipedia artigo

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