Phân tích các mạch phức tạp thường có thể là một nhiệm vụ khó khăn và trong trường hợp đó, định lý Thevenin đã giải cứu bằng cách cung cấp một công cụ mạnh mẽ để đơn giản hóa và hiểu các mạch DC. Bằng cách sử dụng định lý này, các kỹ sư có thể chia nhỏ các mạng phức tạp thành các mạch tương đương đơn giản hơn, giúp việc phân tích trở nên dễ quản lý hơn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá bản chất của Định lý Thevenin và cung cấp các ví dụ thực tế để củng cố sự hiểu biết của chúng ta.
Định lý Thevenin
Theo Định lý Thevenin, bất kỳ mạng tuyến tính, song phương nào được tạo thành từ các điện trở, nguồn điện áp và nguồn dòng điện đều có thể được thay thế bằng một mạch chỉ sử dụng một nguồn điện áp và một điện trở tương đương. Mạch tương đương Thevenin là tên được đặt cho mạch ngưng tụ này.
Có hai phần chính của mạch tương đương Thevenin, một là điện áp Thevenin (V quần què ) và cái còn lại là kháng Thevenin (R quần què ). Điện áp Thevenin biểu thị điện áp mạch hở trên các cực quan tâm, trong khi điện trở Thevenin biểu thị điện trở giữa các cực đó khi tất cả các nguồn độc lập bị tắt (được thay thế bằng điện trở trong của chúng).
Áp dụng Định lý Thevenin
Để xác định mạch tương đương Thevenin của một mạch DC phức tạp nhất định, hãy làm theo các bước sau:
Bước chân 1: Xác định các thiết bị đầu cuối mà bạn muốn tìm mạch tương đương.
Bước 2: Loại bỏ tất cả các tải được kết nối với các thiết bị đầu cuối này.
Bước 3: Tính hiệu điện thế mạch hở (Vth) của đoạn mạch qua các cực.
Bước 4: Tính điện trở Thevenin (Rth) bằng cách tắt tất cả các nguồn độc lập và xác định điện trở tương đương giữa các cực.
Bước 5: Xây dựng lại mạch tương đương Thevenin bằng Vth và Rth.
Ví dụ
Để chứng minh định lý Thevenin, tôi đã xem xét một mạch có ba điện trở mắc song song và một điện trở tải và một nguồn điện áp:
Đầu tiên, chúng tôi loại bỏ điện trở tải và tính toán điện áp trên điện trở Tải, vì các điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp nên sẽ không có dòng điện qua R3. Tính cường độ dòng điện chạy qua các điện trở:
Bây giờ đặt các giá trị:
Bây giờ tính toán điện áp trên các điện trở:
Vì vậy, điện áp trên R1 và R2 là 16,5 volt, có nghĩa là điện áp trên điện trở tải cũng sẽ là 16,5 V nên điện áp Thevenin là 16,5 volt
Bước 2: Bây giờ rút ngắn nguồn điện áp trong mạch và tính điện trở Thevenin cho phương trình sau đây:
Bây giờ chúng ta có điện áp và điện trở Thevenin, vì vậy bây giờ sử dụng định luật ôm, chúng ta tính toán dòng tải:
Để tính toán điện áp tải sử dụng:
Dưới đây là mạch tương đương Thevenin cho mạch tôi đã xem xét trước đây:
Phần kết luận
Định lý Thevenin cung cấp một kỹ thuật mạnh mẽ để đơn giản hóa các mạch DC phức tạp thành các mạch tương đương Thevenin dễ quản lý hơn. Bằng cách thay thế các mạng hỗn hợp bằng một nguồn điện áp và điện trở duy nhất, các kỹ sư có thể phân tích và hiểu hoạt động của mạch hiệu quả hơn.