Tensão e Resistência Equivalentes de Thevenin: O que é?

O que é o Teorema de Thevenin (Circuito Equivalente de Thevenin)?

O teorema de Thevenin (também conhecido como teorema de Helmholtz–Thévenin) afirma que qualquer circuito linear contendo apenas fontes de tensão, fontes de corrente e resistências pode ser substituído por uma combinação equivalente de uma fonte de tensão (VTh) em série com uma única resistência (RTh) conectada ao longo da carga. Este circuito simplificado é conhecido como Circuito Equivalente de Thevenin.

O teorema de Thevenin foi inventado pelo engenheiro francês Léon Charles Thévenin (daí o nome).

O teorema de Thevenin é usado para converter um circuito elétrico complexo em um simples circuito equivalente de Thevenin de duas terminais. Um circuito equivalente de Thevenin contém uma resistência de Thevenin e uma fonte de tensão de Thevenin conectada a uma carga, conforme mostrado na figura abaixo.

A resistência de Thevenin (Rth) também é conhecida como resistência equivalente. E a tensão de Thevenin (Vth) é uma tensão em circuito aberto entre os terminais da carga.

Este teorema é adequado apenas para circuitos lineares. Se o circuito tiver elementos como componentes semicondutores ou componentes de descarga de gás, você não pode aplicar o Teorema de Thevenin.

Fórmula do Circuito Equivalente de Thevenin

O circuito equivalente de Thevenin contém uma fonte de tensão equivalente, uma resistência equivalente e uma carga, conforme mostrado na figura 1(b) acima.

O circuito equivalente de Thevenin tem um único loop. Se aplicarmos a Lei das Tensões de Kirchhoff (KVL) a este loop, podemos encontrar a corrente que passa pela carga.

De acordo com a KVL,

Como Encontrar o Circuito Equivalente de Thevenin

O circuito equivalente de Thevenin contém a resistência de Thevenin e a fonte de tensão de Thevenin. Portanto, precisamos encontrar esses dois valores para o circuito equivalente de Thevenin.

Resistência Equivalente de Thevenin

Para calcular a resistência equivalente de Thevenin, remova todas as fontes de energia do circuito original. As fontes de tensão são curto-circuitadas e as correntes são abertas.

Portanto, o circuito restante contém apenas resistências. Agora, calcule a resistência total entre os pontos de conexão abertos nos terminais da carga.

A resistência equivalente é calculada fazendo a conexão em série e paralelo das resistências. E encontre o valor da resistência equivalente. Esta resistência também é conhecida como resistência de Thevenin (Rth).

Tensão Equivalente de Thevenin

Para calcular a tensão equivalente de Thevenin, a impedância da carga é colocada em circuito aberto. E encontre a tensão em circuito aberto entre os terminais da carga.

A tensão equivalente de Thevenin (Veq) é igual à tensão em circuito aberto medida entre dois terminais da carga. Este valor da fonte de tensão ideal é usado no circuito equivalente de Thevenin.

Fonte Dependente Equivalente de Thevenin

Se uma rede de circuitos contém algumas fontes dependentes, a resistência de Thevenin é calculada por um método diferente. Nesta condição, as fontes dependentes permanecem como estão. Você não pode remover (abrir ou curto-circuitar) as fontes de tensão ou corrente.

Existem dois métodos para encontrar a resistência de Thevenin no caso de fontes dependentes.

Método 1

Neste método, precisamos encontrar a tensão de Thevenin (Vth) e a corrente de curto-circuito (Isc). Coloque esses valores na equação abaixo para encontrar a resistência de Thevenin.