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Neste documento, aprenda sobre os teoremas de thévenin e norton, que permitem reduzir circuitos elétricos complexos para equivalentes simples. Ensaie perguntas sobre a substituição de fontes de tensão e corrente, cálculo de resistências equivalentes e máxima transferência de potência.
Tipologia: Notas de aula
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1.1. O teorema de Thévenin afirma que, do ponto de vista de um qualquer par de terminais, um circuito linear pode sempre ser substituído por uma fonte de tensão com resistência interna. Quando o objetivo da análise de um circuito se resume a identificar a corrente, a tensão ou a potência a jusante de um par de terminais, então o teorema de Thévenin indica que todo o circuito a montante pode ser reduzido a dois elementos apenas, constituindo globalmente uma fonte de tensão com resistência interna. O conjunto de componentes vTh e RTh é designado por equivalente de Thévenin do circuito, 1.2. A metodologia de cálculo do equivalente de Thévenin difere consoante o tipo de fontes em presença no circuito. É comum distinguirem-se circuitos com fontes independentes, circuitos com fontes independentes e dependentes e circuitos com fontes dependentes; 1.3. O equivalente de Thévenin de um circuito com fontes dependentes caracteriza-se pelo valor nulo da tensão equivalente respectiva. A metodologia de cálculo da resistência equivalente exige que se aplique do exterior uma tensão (ou uma corrente), se meça a corrente absorvida (a tensão gerada aos terminais) e se efetue o quociente entre ambas. No caso da resistência equivalente de um circuito: Aplica-se uma corrente ao circuito, ix , e mede-se a tensão aos terminais, vx. Em alternativa, pode aplicar-se uma tensão aos terminais especificados, vx, e medir a corrente absorvida pelo circuito; E determina-se a resistência equivalente de Thévenin através do quociente.
2.1. Anos depois da publicação dos trabalhos de Thévenin, em 1926, o engenheiro americano E. L. Norton propôs uma alternativa ao circuito equivalente de Thévenin, usando uma fonte de corrente e um resistor para obter um efeito equivalente sobre um dado par de terminais; 2.2. O Teorema de Norton nos permite substituir um circuito complicado por um circuito equivalente simples contendo apenas uma fonte de corrente e um resistor conectado em paralelo. Este teorema é muito importante, tanto do ponto de vista teórico como prático. Concisamente declarado, o Teorema de Norton diz: Qualquer circuito linear de dois terminais pode ser substituído por um circuito equivalente que consiste de uma fonte de corrente (IN) e um resistor paralelo (RN). 2.3. Usar o teorema de Norton é especialmente vantajoso quando: Queremos nos concentrar em uma parte específica de um circuito. O resto do circuito pode ser substituído por um simples equivalente do Norton. Temos que estudar o circuito com diferentes valores de carga nos terminais. Usando o equivalente Norton, podemos evitar ter que analisar o complexo circuito original de cada vez. 2.4. Podemos calcular o equivalente do Norton em dois passos: Calcular RN. Ajuste todas as fontes para zero (substitua as fontes de tensão por curtos-circuitos e fontes de corrente por circuitos abertos) e, em seguida, encontre a resistência total entre os dois terminais; Calcular IN. Encontre a corrente de curto-circuito entre os terminais. É a mesma corrente que seria medida por um amperímetro colocado entre os terminais.