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EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 1 Esta aula: Teorema de Thévenin, Teorema de Norton. Suponha que desejamos determinar a tensão (ou a corrente) em um único bipolo de um circuito, constituído por qualquer número de fontes e de outros resistores. R i vR i vR i v O Teorema de Thévenin nos diz que podemos substituir todo o circuito, com exceção ao bipolo em questão, por um circuito equivalente contendo uma fonte de tensão em série com um resistor. Por sua vez, o Teorema de Norton nos diz que podemos substituir todo o circuito, com exceção ao bipolo em questão, por circuito equivalente contendo uma fonte de corrente em paralelo com um resistor. EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 2 R i v Teorema de Thevenin Teorema de Norton R i vThv ThR R i vNi NR R i vR i vR i v Teorema de Thevenin Teorema de Norton R i vThv ThR R i vThv ThR R i vNi NR R i vNi NR EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 3 Consideremos um circuito elétrico que foi rearranjado na forma de outros dois circuitos, denotados por A e B. Circuito A: deve ser um circuito linear: fontes independentes, bipolos lineares e fontes dependentes lineares. Circuito B: pode conter também elementos não – lineares. Restrição importante: Nenhuma fonte dependente do circuito A pode ser controlada por uma corrente ou tensão do circuito B e vice versa. Circuito B Circuito B Circuito Equivalente Thèvenin do circuito A Circuito A Circuito B Circuito B Circuito Equivalente Thèvenin do circuito A Circuito A Circuito B Circuito B Circuito B Circuito B Circuito Equivalente Thèvenin do circuito A Circuito A Circuito A EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 4 Teorema de Thévenin: Defina uma tensão cav como a tensão que aparece nos terminais de A se o circuito B é desconectado, de forma que nenhuma corrente fluí do circuito A para o circuito B. Então, as tensões e correntes em B permanecerão inalteradas se desativarmos todas as fontes independentes de A e uma fonte de tensão cav for conectada em série com o circuito A “desativado”. Desativar fontes: Substituir fontes independentes de corrente por circuitos abertos, Substituir fontes independentes de tensão por curto-circuitos. Circuito B Circuito A desativado ccv Nenhuma fonte de tensão ou corrente Circuito B Circuito B Circuito A desativado Circuito A desativado ccv Nenhuma fonte de tensão ou corrente EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 5 Teorema de Norton Defina uma corrente cci como a corrente que flui nos terminais de A se os pontos de conexão entre A e B são curto-circuitados, de forma que nenhuma tensão é fornecida por A. Então, as tensões e correntes em B permanecerão inalteradas se desativarmos todas as fontes independentes de A e uma fonte de corrente cci for conectada em paralelo com o circuito A “desativado”. Circuito B Circuito A desativado cci Nenhuma fonte de tensão ou corrente Circuito B Circuito B Circuito A desativado Circuito A desativado cci Nenhuma fonte de tensão ou corrente Consideremos o circuito abaixo, para o qual desejamos determinar os equivalentes de Thévenin e de Norton sob o ponto de vista o resistor 1R . EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 6 V4 mA2 k2 k3 k11R V4 mA2 k2 k3 k11R Tensão em aberto: V4 mA2 k2 k3 cav1i mA21 i V8 1021024 33 cav V4 mA2 k2 k3 cav1i mA21 i V8 1021024 33 cav Resistência do circuito desativado: k2 k3 k5 k2 k3 k5 Portanto, o circuito redesenhado com o equivalente de Thévenin é: EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 7 V8 k5 k11R V8 k5 k11R Para construir o equivalente de Norton, precisamos determinar a corrente de curto- circuito: V4 mA2 k2 k3 1i 2i 212 ii 0324 21 ii mA6,12 ccii cci V4 mA2 k2 k3 1i 2i 212 ii 0324 21 ii mA6,12 ccii 212 ii 0324 21 ii mA6,12 ccii cci Finalmente, o circuito com o equivalente de Norton é: k5 k11R ,6mA1 k5 k11R ,6mA1 EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 8 Note que o equivalente de Norton pode ser obtido a partir do equivalente de Thévenin (e vice-versa) por meio de princípio da equivalência entre fontes de tensão e de corrente reais. Consideremos agora um circuito com uma fonte de corrente dependente linear, cujo equivalente de Thévenin estamos interessados: V4 4000 xv k2 k3 xv A B V4 4000 xv k2 k3 xv A B Tensão em aberto: A tensão de circuito aberto é a própria tensão de controle da fonte de corrente, ou seja xca vv . Então, aplicando a Lei de Kirchhoff das tensões na malha (note que há apenas uma!), temos: V80 4000 k24 caxx x vvv v EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 9 Resistência do circuito desativado, entre A e B: 4000 xv k2 k3 xv ?ThR A B 4000 xv k2 k3 xv ?ThR A B Note que não conseguimos calcular a resistência entre A e B devido à presença do gerador de corrente. Porém, podemos determinar essa resistência indiretamente, por meio da relação entre os equivalentes de Thévenin e de Norton: cav R cci R cc ca i v R cav R cci R cc ca i v R EA513 – Circuitos Elétricos – DECOM – FEEC – UNICAMP – Aula 5 10 Portanto, precisamos determinar cci . V4 0 4000 x v k2 k3 0xv V4 k2 k3 cci mA8,0 A 5000 4 cci V4 0 4000 x v k2 k3 0xv V4 k2 k3 cci mA8,0 A 5000 4 cci Finalmente, k10 108,0 8 3 R , e V8 k10 mA8,0 k10 V8 k10 mA8,0 k10
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