Å analysere komplekse kretsløp kan ofte være en skremmende oppgave, og i så fall kommer Thevenins teorem til unnsetning ved å tilby et kraftig verktøy for å forenkle og forstå likestrømskretser. Ved å bruke dette teoremet kan ingeniører bryte ned komplekse nettverk til enklere ekvivalente kretser, noe som gjør analysen mer håndterlig. I denne artikkelen vil vi utforske essensen av Thevenins teorem, og gi praktiske eksempler for å styrke vår forståelse.
Thevenins teorem
I følge Thevenins teorem kan ethvert lineært, bilateralt nettverk som består av motstander, spenningskilder og strømkilder erstattes av en krets som bare bruker én spenningskilde og én motstand som ekvivalent. Thevenin ekvivalent krets er navnet gitt til denne kondenserte kretsen.
Det er to primære deler av Thevenin-ekvivalentkretsen, den ene er Thevenin-spenningen (V th ) og den andre er Thevenin-resistens (R th ). Thevenin-spenningen representerer åpen kretsspenning over terminalene av interesse, mens Thevenin-motstanden angir motstanden mellom disse terminalene når alle de uavhengige kildene er deaktivert (erstattet med deres interne motstander).
Anvendelse av Thevenins teorem
For å bestemme Thevenin-ekvivalentkretsen til en gitt kompleks DC-krets, følg disse trinnene:
Steg 1: Identifiser terminalene du ønsker å finne tilsvarende krets over.
Steg 2: Fjern alle lastene som er koblet til disse terminalene.
Trinn 3: Beregn åpen kretsspenning (femte) til kretsen over terminalene.
Trinn 4: Beregn Thevenin-motstanden (Rth) ved å deaktivere alle de uavhengige kildene og bestemme den ekvivalente motstanden mellom terminalene.
Trinn 5: Rekonstruer Thevenin-ekvivalentkretsen ved å bruke Vth og Rth.
Eksempel
For å demonstrere Thevenin-teoremet har jeg vurdert en krets som har tre motstander i parallell og en belastningsmotstand, og en spenningskilde:
Først fjerner vi belastningsmotstanden og beregner spenningen over belastningsmotstanden, så siden motstandene R1 og R2 er i serie, vil det ikke gå strøm gjennom R3. For å beregne strømmen som flyter gjennom motstandene:
Plasser nå verdiene:
Beregn nå spenningene over motstandene:
Så spenningen over R1 og R2 er 16,5 volt, noe som betyr at spenningen over lastmotstanden også vil være 16,5 V, så Thevenin-spenningen er 16,5 volt
Steg 2: Kortslutt nå spenningskilden i kretsen og beregn Thevenin-motstanden for det følgende er ligningen:
Nå har vi vår Thevenin-spenning og motstand, så nå ved å bruke ohm-loven beregner vi belastningsstrømmen:
For å beregne lastspenningen bruk:
Nedenfor er Thevenin-ekvivalentkretsen for kretsen jeg vurderte tidligere:
Konklusjon
Thevenins teorem gir en kraftig teknikk for å forenkle komplekse DC-kretser til mer håndterbare Thevenin-ekvivalente kretser. Ved å erstatte sammenslåtte nettverk med en enkelt spenningskilde og motstand, kan ingeniører analysere og forstå kretsatferd mer effektivt.