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Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 O Teorema de Thevenin consiste num método usado para transformar um circuito complexo em um simples e equivalente. O Teorema afirma que qualquer rede linear com fontes e resistências, se considerarmos dois pontos quaisquer da rede, pode ser substituída por uma resistência equivalente Rth em série com uma fonte de tensão equivalente Vth. O circuito equivalente terá a seguinte configuração Teorema de Thevenin thV thR extR a b Onde é o resistor onde foi aberto dois pontos no circuito, podendo-se assim, através dos métodos de divisor de tensão e corrente aprendidos anteriormente, encontrar a tensão e a corrente que passa por esse resistor. extR Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Lista 1 Seção 1.1 Produzido por: Rayel Carvalho e Thiago Leite Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 A) Para calcular no resistor de 2Ω, “retiramos” esse resistor do circuito, ele será futuramente a rede externa: a b thV A polaridade de Vth é escolhida de modo a produzir uma corrente de “a” para “b”, logo, a queda de tensão será o inverso, de “b” para “a”, conforme mostrado acima: Como o circuito fica “aberto” entre “a” e “b”, não há passagem de corrente em todo esse ramo, Mas como a tensão entre resistores em paralelo é a mesma, os pontos podem ser considerados entre o resistor de 3Ω, com Vth no sentido de “b” para “a” como mostrado abaixo pela seta vermelha: a b thV *esse resistor é descartado pois não recebe corrente devido à abertura em seu ramo! 0i a b Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b thV Como os resistores de 1Ω e 3Ω estão em série, encontramos Vth através do divisor de tensão: VVV thth 4 9 13 33 a b Agora, para encontrarmos a resistência de Thevenin (Rth), colocamos todas as fontes em repouso e imaginamos uma corrente saindo de “a” e indo para “b” (conforme as setas estão mostrando), nesse caso, teremos o resistor de 1Ω em paralelo com o de 3Ω, que por sua vez estão em série com o de 4Ω 4 19 4 4 3 thth RR 4 3 1 3 11 eq eq R R A resistência equivalente aos resistores de 1Ω e de 3Ω em paralelo é: em paralelo entre si... ...e em série com este. *Sinal positivo, pois o sentido de Vth é oposto ao da corrente gerada na fonte a b Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 4 9 4 19 2 a b O circuito equivalente é constituído e montado de acordo como foi mostrado na primeira página, de posse dos valores de Vth = e Rth = , o circuito equivalente ficará assim: V 4 9 4 19 0i *Observe que terá o mesmo sentido no circuito equivalente que no original, neste caso, de “a” para “b”. 0i R V i 0 Para encontrar , encontramos a queda de tensão no resistor de 2Ω e depois com a lei de Ohm encontra-se a corrente: 0i *Onde V é a tensão no resistor de 2Ω, encontrado através do divisor de tensão! VV 3 2 4 19 2 2 4 9 2 3 2 0 i *Note que o sinal é positivo, pois está no mesmo sentido da corrente que sai da fonte. 0i Ai 3 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b thV a b thV Observe que da mesma forma que no caso anterior, com a retirada do resistor de 4Ω o circuito fica aberto nesse ponto impedindo a passagem de corrente para todo o ramo, logo os pontos “a” e “b” e a direção de Vth assumem as posições em vermelho. Então a tensão Vth no resistor de 3Ω é encontrada pelo divisor de tensão: VVth 4 9 4 33 *Com sinal positivo pois a tensão Vth é contrária à corrente da fonte! O procedimento para se conhecer é o mesmo, isolamos o resistor em dois pontos “a” e “b” e definimos o sentido de Vth: 0e Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b Rth é encontrado somando o equivalente dos resistores de 1Ω em paralelo com o de 3Ω, somando em série com o de 2Ω: 4 11 2 4 3 thth RR 4 3 1 3 11 eq eq R R A resistência equivalente aos resistores de 1Ω e de 3Ω em paralelo é: V 4 9 4 11 4 a b 0e Esse será o circuito equivalente para o resistor de 4Ω: 4 4 11 4 9 4 0 e O valor de é encontrado através do divisor de tensão entre os resistores de 11/4 Ω e de 4Ω em série: * note que a direção de é contrária à corrente na fonte, logo é positivo! 0e 0e Ve 3 4 0 em paralelo entre si... ...e em série com este. Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 B) a b thV a b thV Primeiro vamos encontrar a corrente ,no resistor de 2Ω: O circuito fica aberto nos pontos “a” e “b”, onde o resistor de 2Ω se encontrava, impedindo a passagem de corrente nesse ramo. Então os pontos “a” e “b” se alocam conforme mostrado acima, em vermelho. Logo a tensão Vth será aquela que passa pelo resistor de 3Ω, que está em série com o resistor de 4Ω. Vth é dado pelo divisor de tensão: VVV thth 7 15 7 53 * Observe que no circuito, o sentido de Vth é o mesmo que o da corrente que sai da fonte, logo o sinal é negativo. 0i Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b em paralelo entre si... ...e em série com este. 7 19 1 7 12 thth RR Resistência equivalente entre os resistores de 4Ω e 3Ω, em paralelo. O circuito equivalente terá a seguinte configuração: V 7 15 7 19 2 a b 0i O valor de é dado pela lei de Ohm, com V= ao valor da tensão no resistor de 2Ω, dado pelo divisor de tensão, e R = 2Ω: 2 2 7 19 7 15 2 0 i V (divisor de tensão) R Colocando a fonte de tensão em repouso, vamos calcular o valor de Rth: 0i Ai 11 5 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Seguindo o método, vamos encontrar agora o valor de .Abrimos o circuito onde está o resistor de 1Ω e encontramos uma tensão Vth que passa nesse ponto: a b thV a b thV Com a abertura do circuito, a corrente é impedida de passar, então consideramos os pontos “a” e “b” em vermelho, logo Vth é calculada sobre o resistor de 3Ω, com a seta indicada em vermelho: VVV thth 7 15 7 53 * Com sinal negativo devido à mesma direção entre Vth e a corrente. 0e Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b O próximo passo é calcular Rth: Resistência equivalente dos resistores em paralelo... ...e em série com este. 7 26 2 7 12 thth RR em paralelo entre si... V 7 15 7 26 1 a b 0e 1 7 26 7 15 1 0 e O circuito equivalente terá os componentes com os valores abaixo: Pelo divisor de tensão: Ve 11 5 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 C) Primeiro vamos encontrar o valor da corrente . 0i a b thV a b thV Vth será a queda de tensão no resistor de 2Ω: VVV thth 3 4 21 22 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b 3 11 3 3 2 thR * Resistência equivalente dos resistores em paralelo.V 3 4 3 11 4 a b 0i 4 3 11 4 3 4 4 0 i O circuito equivalente: A corrente é dada pela lei de Ohm, com V = queda de tensão no resistor de 4Ω, e R = 4Ω 0i * V (Divisor de tensão) * R Encontrando, agora o valor de Rth: Ai 23 4 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Agora para encontrar a queda de tensão . 0e a b thV a thV Os pontos “a” e “b” serão considerados onde estão os pontos vermelhos, Vth terá uma orientação diferente, mas continuará obedecendo a regra: sempre terá sentido de “b” para “a”, como mostrado acima em vermelho. Logo Vth será a queda de tensão no resistor equivalente da soma dos resistores em série: 4Ω + 3Ω = 7Ω. VVV thth 4 7 17 27 b Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b A resistência Rth será o equivalente dos resistores em série de 4Ω e 3Ω, com o de 1Ω em paralelo: 8 7 1 7 11 th th R R V 4 7 8 7 2 a b 0e 8 7 2 2 4 7 0 e O circuito equivalente: A queda de tensão é encontrada pelo divisor de tensão: 0e Ve 23 28 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 D) Vamos encontrar a corrente no resistor de 4Ω: 0i a b thV a b O ramo onde o resistor foi tirado não receberá corrente, os pontos “a” e “b” então se alocam nos terminais da fonte de tensão, e Vth terá agora o sentido descrito abaixo em vermelho:: thV a b VVth 1 Vth será a queda de tensão no equivalente dos dois Resistores em série, ou seja, Vth será a tensão total da fonte, mas com sinal negativo por estar na mesma direção da corrente na fonte: Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b Observe que, colocando a fonte de tensão em repouso, o curto-circuito impede a passagem de corrente para o outro ramo, pois a corrente sempre passará pelo caminho mais fácil, no caso, o que não houver resistência a sua passagem. Então imaginando uma corrente saindo de “a” e indo para “b” e descrevendo o caminho indicado, a resistência Rth será: 3thR V1 3 4 a b 0i 4 43 14 0 i O circuito equivalente: A corrente é dada por: 0i Ai 7 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Agora o mesmo processo para encontrar . 0e a b thV b a thV Vth é a queda de tensão nos resistores de 4Ω e de 3Ω que estão em série, logo, Vth será toda a tensão da fonte: VVth 1 a b 2thR Novamente o curto elimina um ramo e consequentemente dois resistores, logo Rth será: Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V1 2 1 a b 0e O circuito equivalente: 21 11 0 e Ve 3 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 E) Primeiramente vamos encontrar . 0i VVV thth 2 1 31 12 a b thV b a thV * A tensão nos dois ramos em paralelo é a mesma! Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b * paralelo 4 15 3 3 4 thth RR V 2 1 4 15 4 a b 0i 4 4 15 4 2 1 4 0 i O circuito equivalente: Para o Rth temos: Ai 31 2 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Agora vamos encontrar o valor de . 0e a b thV a b thV VVth 2 1 31 12 a b 4 19 4 4 3 thR Encontrando Rth: *em paralelo Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 2 1 4 19 3 a b 0e 4 19 3 2 1 3 0 e Circuito equivalente: Ve 31 6 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 F) Encontrando : 0i a b thV a b thV VVV thth 2 1 112 11 a b 4 15 4 3 12 thth RR *Em série Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 4 1 4 15 1 a b 0i 1 1 4 15 4 1 1 0 i Circuito equivalente: A corrente é encontrada pela lei de Ohm: 0i Ai 19 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Para encontrar : 0e a b thV a b thV VVth 1 a b * Vth é toda a tensão da fonte, pois será a tensão no somatório dos resistores de 1Ω e de 3Ω 5 14 2 5 4 thth RR Encontrando Rth: Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V1 5 14 1 a b 0e 1 5 14 11 0 e Circuito equivalente: A corrente é encontrada pelo divisor de tensão: 0e Ve 19 5 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 G) Encontrando a corrente 0i a b thV thV VVV thth 19 6 23 19 10 3 7 10 eqR 'V VV 19 10 13 7 10 2 7 10 ' Como a Req está em série com os outros resistores, teremos que encontrar um V’ que é a tensão que entra nos ramos em paralelo: Vth é a queda de tensão no resistor de 3Ω em série com o de 2Ω, com V’ como tensão. Aplicando o divisor de tensão: Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 a b Encontrando o valor de Rth: a b 3 4 3 1 10 31 thR 3 10 19 30 thR V 19 6 19 30 1 a b 0i Circuito equivalente: 1 1 19 30 1 19 6 0 i Ai 49 6 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Encontrando agora 0e a b thV a b thV VVV thth 3 2 6 22 a b 12 25 4 3 3 4 thth RR Para Rth: 3 4 4 3 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 3 2 12 25 2 a b 0e 2 12 25 3 2 2 0 e Circuito equivalente: A tensão é encontrada pelo divisor de tensão: 0e Ve 49 16 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 H) Encontrando : 0i a b thV a b thV VVV thth 7 12 3 2 1 23 a b 7 3 2 3 11 th th R R Encontrando agora Rth: Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 7 12 7 3 3 a b 0i 3 3 7 3 7 12 3 0 i Circuito equivalente: A corrente é encontrada pela lei de Ohm: 0i Ai 2 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Encontrando 0e a b thV thV a b VVV thth 5 4 2 3 1 21 a b 5 3 1 3 1 3 11 th th R R Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 5 4 5 3 1 a b 0e 5 3 1 5 4 1 0 e Circuito equivalente: Aplicando o divisor de tensão, encontramos 0e Ve 2 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 I) 0i a b thVthV VVV thth 5 2 5 12 a b 5 6 3 1 2 11 th th R R Encontrando Encontrando Rth: *não recebem corrente devido ao curto!!! *em paralelo! a b Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 5 2 5 6 1 a b 0i 1 5 6 1 5 2 1 0 i Circuito equivalente: Aplicando a lei de Ohm, encontramos 0i Ai 11 2 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Encontrando 0e a b thV b a 0thV * O curto impede a passagem de corrente para o resistor de 2Ω, logo a tensão nele é zero Se não podemos determinar o valor de ou de , o circuito não terá solução pelo método de Thevenin, logo: thV thV thR SEM SOLUÇÃO pelo método de Thevenin. Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 J) Encontrando 0i a b thV thV b a VVth 1 * O resistor está em paralelo com a fonte, logo a tensão em cima dele é a tensão da fonte. a b kRth 1 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V1 k1 k2 a b 0i k kk k i 2 21 12 0 Circuito equivalente: Aplicando a lei de Ohm, encontramos 0i mAi 3 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 Encontrando agora 0e a b thV b a thV VV kk k V thth 4 1 13 11 a b kkkRth 4 7 4 3 1 Encontrando Rth: *em paralelo! Eletricidade Aplicada Teorema de Thevenin Lista 1 V 4 1 k 4 7 k2 a b 0e kk k e 2 4 7 4 1 2 0 Circuito equivalente: Com o divisor de tensão, encontramos o valor de no resistor desejado: 0e Ve 15 2 0
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