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Teorema de Thevenin Dominado: Guia Passo a Passo e Exemplo Resolvido

Teorema de Thevenin na Análise de Circuitos CC

O engenheiro francês M.L. Thevenin deu um salto quântico em 1893. O Teorema de Thevenin (também conhecido como Teorema de Helmholtz-Thévenin) não é por si só uma ferramenta de análise, mas a base para um método muito útil de simplificar circuitos ativos e redes complexas. Este teorema é útil para resolver rápida e facilmente circuitos lineares complexos e redes, especialmente circuitos elétricos e redes eletrônicas.

Teorema de Thevenin pode ser enunciado como:

Post Relacionado: Teorema de Norton — Procedimento Passo a Passo com Exemplo (Visualização Gráfica)

Passos para Analisar um Circuito Elétrico usando o Teorema de Thevenin

  1. Abra o resistor de carga.
  2. Calcule/meça a tensão de circuito aberto. Esta é a Tensão de Thevenin (VTH).
  3. Abra fontes de corrente e curto-circuite fontes de tensão.
  4. Calcule/meça a Resistência de Circuito Aberto. Esta é a Resistência de Thevenin (RTH).
  5. Redesenhe o circuito com a tensão de circuito aberto medida (VTH) no passo 2 como fonte de tensão e a resistência de circuito aberto medida (RTH) no passo 4 como resistência série, e reconecte o resistor de carga removido no passo 1. Este é o circuito equivalente de Thevenin daquela rede elétrica linear ou circuito complexo que precisava ser simplificado e analisado.
  6. Agora encontre a corrente total fluindo através do resistor de carga usando a Lei de Ohm: IL = VTH / (RTH + RL).

Exemplo Resolvido pelo Teorema de Thevenin

Exemplo: Encontre VTH, RTH e a corrente de carga IL fluindo através e a tensão de carga no resistor de carga na figura 1 usando o Teorema de Thevenin.

Solução:

PASSO 1. Abra o resistor de carga de 5kΩ (Figura 2).

PASSO 2. Calcule a tensão de circuito aberto (VTH). (Figura 3).

Com o resistor de carga removido, o circuito tornou-se um circuito aberto. Corrente de 3mA flui nos resistores de 12kΩ e 4kΩ (circuito série). Corrente não flui no resistor de 8kΩ (aberto). Tensão no resistor de 4kΩ = 3mA × 4kΩ = 12V. Como o resistor de 8kΩ está em paralelo com o de 4kΩ, a mesma tensão (12V) aparece nele. Portanto, 12V aparece nos terminais AB.

VTH = 12V

PASSO 3. Abra fontes de corrente e curto-circuite fontes de tensão (Figura 4).

PASSO 4. Calcule a resistência de circuito aberto (RTH).

A fonte de 48V CC foi reduzida a zero (substituída por curto). O resistor de 8kΩ está em série com a combinação paralela de 4kΩ e 12kΩ.

RTH = 8kΩ + (4kΩ || 12kΩ) = 8kΩ + [(4×12)/(4+12)] = 8kΩ + 3kΩ = 11kΩ

PASSO 5. Conecte RTH em série com a Fonte de Tensão VTH e reconecte o resistor de carga. Este é o circuito equivalente de Thevenin (Figura 6).

PASSO 6. Aplique a Lei de Ohm. Calcule a corrente de carga total e a tensão de carga (Figura 6).

IL = VTH / (RTH + RL) = 12V / (11kΩ + 5kΩ) = 12/16kΩ = 0,75mA

VL = IL × RL = 0,75mA × 5kΩ = 3,75V

Compare este circuito simples com o original da figura 1. Veja como fica mais fácil medir e calcular a corrente de carga em circuitos complexos para diferentes resistores de carga pelo Teorema de Thevenin.

Bom saber: Ambos os teoremas de Thevenin e Norton se aplicam a circuitos CA e CC com resistores, indutores e capacitores. Em CA, a tensão de Thevenin "VTH" é expressa em número complexo (forma polar), enquanto a resistência de Thevenin "RTH" é expressa em forma retangular.

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