Lähdemüntymistekniikka

Mikä on lähdekuvaus?

Sähköinen lähdekuvaus (tai vain ”lähdekuvaus”) on menetelmä sähköpiirien yksinkertaistamiseksi korvaamalla jännitelähde sen vastaavalla virrannuljennuksella tai virranlähde sen vastaavalla jännitelähdelähdellä. Lähdekuvaukset toteutetaan käyttämällä Théveninin lausetta ja Nortonin lausetta.

Lähdekuvaus on teknikka, jota käytetään sähköpiirin yksinkertaistamiseen.

Kuvaamme, miten tätä tehdään esimerkin avulla.

Otetaan yksinkertainen jännitelähde yhdessä sarjaan kytketyllä vastuksella.

Tämä sarjavastus edustaa tavallisesti käytännön jännitelähteen sisäistä vastusta.

Nyt lyhennetään jännitelähteen ulostuloterminalit kuten alla osoitetaan,

Nyt sovelletaan Kirchhoffin jännitelakia yllä olevaan piiriin, jolloin saadaan,

Missä I on virta, jonka jännitelähde tuottaa, kun se on lyhennetty.

Nyt otetaan virranlähde samalla virralla I, joka tuottaa saman avoimen kytkentän jännitteen avoimilla terminalillä kuten alla osoitetaan,

Nyt sovelletaan Kirchhoffin virtalakia solmun 1, yllä olevassa piirissä, jolloin saadaan,

Yhtälöistä (i) ja (ii) saadaan,

Molempien lähteiden avoimen kytkentän jännite on V ja molempien lähteiden lyhennyksen virra on I. Saman vastus, joka on kytketty sarjana jännitelähden kanssa, on kytketty rinnan sen vastaavan virranlähteen kanssa.

Joten nämä jännitelähde ja virranlähde ovat keskenään ekvivalentteja.

Virranlähde on jännitelähteen duaali ja jännitelähde on virranlähden duaali.

Jännitelähde voidaan muuntaa vastaavaksi virranlähdeksi ja virranlähde voidaan myös muuntaa vastaavaksi jännitelähdelle.

Jännitelähdyn muuntaminen virranlähdeksi

Oletetaan, että jännitelähde on terminaalijännitteellä V ja sisäisellä vastuksella r. Tämä vastus on sarjassa. Virta, jonka lähde tarjoaa, on yhtä suuri kuin:

kun lähteen terminalit on lyhennetty.

Tämä virta toimitetaan vastaavasta virranlähteestä, ja sama vastus r kytketään lähteen rinnalle. Jännitelähdyn muuntaminen virranlähdeksi näkyy seuraavassa kuviossa.

Virranlähden muuntaminen jännitelähddeksi

Samoin, oletetaan, että virranlähde on arvolla I ja sisäisellä vastuksella r. Nyt Ohmin lain mukaan, jännite lähteen yli voidaan laskea kaavalla

Joten jännite, joka ilmenee lähteen yli, kun terminalit ovat auki,