Teorema lui Thevenin afirmă că "Orice circuit liniar care conține mai multe tensiuni și rezistențe poate fi înlocuit cu o singură tensiune în serie cu o singură rezistență conectată la o sarcină". Cu alte cuvinte, este posibil să se simplifice orice circuit electric, indiferent cât de complex, la un circuit echivalent cu două terminale, cu o singură sursă de tensiune constantă în serie cu o rezistență (sau impedanță) conectată la o sarcină, după cum se arată mai jos.

Teorema lui Thevenin este utilă în special în analiza circuitelor de putere sau a sistemelor de baterii și a altor circuite rezistive interconectate, unde va avea un efect asupra părții adiacente a circuitului.

Circuitul echivalent al lui Thevenin.

Deoarece rezistorul de sarcină RL este în cauză, orice rețea complexă „one - port“ constând din mai multe elemente de circuit rezistiv și surse de energie poate fi înlocuită cu o singură rezistență echivalentă Rs și o singură tensiune echivalentă Vs. Rs este valoarea rezistenței sursei care privește înapoi în circuit și Vs este tensiunea circuitului deschis la borne.

Ca exemplu, considerați circuitul din secțiunea anterioară.

În primul rând, pentru a analiza circuitul, trebuie să scoatem rezistorul de sarcină central de 40Ω conectat la bornele AB și să îndepărtăm orice rezistență internă asociată cu sursa (sursele) de tensiune. Aceasta se face prin scurtcircuitarea tuturor surselor de tensiune conectate la circuit, adică v = 0, sau prin întreruperea oricăror surse de curent conectate, făcând i = 0. Motivul pentru aceasta este că vrem să avem o sursă de tensiune ideală sau o sursă de curent ideală pentru analiza circuitului.

Valoarea rezistenței echivalente Rs se găsește calculând rezistența totală privită înapoi de la bornele A și B cu toate sursele de tensiune scurtcircuitate. Atunci privim următorul circuit.

Găsiți rezistența echivalentă (Rs)

Rezistor 10 Ω în paralel cu rezistor 20 Ω

Tensiunea Vs este definită ca tensiunea totală la bornele A și B atunci când există un circuit deschis între ele. Deci fără rezistorul de sarcină RL conectat.

Găsiți tensiunea echivalentă (Vs)

Acum trebuie să reconectăm cele două tensiuni în circuit, și deoarece VS = VAB curentul care circulă în jurul buclei este calculat ca:

Acest curent de 0,33 amperi (330mA) este comun pentru ambele rezistențe, astfel că scăderea tensiunii pe rezistența de 20Ω sau rezistența 10Ω poate fi calculată ca:

VAB = 20 - (20 Ω x 0,33 amp.) = 13,33 volți.
sau
VAB = 10 + (10 Ω x 0,33 amp.) = 13,33 volți, aceeași.

Atunci, circuitul echivalent al lui Thevenin ar consta din o rezistență serie de 6,67 Ω și o sursă de tensiune de 13,33V. Cu rezistența de 40 Ω conectată înapoi în circuit avem:

și de aici curentul care circulă în circuit este dat de:

care, din nou, este aceeași valoare de 0,286 amperi, pe care am găsit-o folosind legea lui Kirchoff în tutorialul precedent de analiză a circuitelor.

Teorema lui Thevenin poate fi folosită ca un alt tip de metodă de analiză a circuitelor și este utilă în special în analiza circuitelor complicate constând dintr-una sau mai multe surse de tensiune sau curent și rezistori care sunt aranjate în conexiuni paralele și serie.

În timp ce teorema lui Thevenin poate fi descrisă matematic din punct de vedere al curentului și al tensiunii, ea nu este la fel de puternică ca Analiza curentului pe ochiuri sau Analiza tensiunii nodale în rețele mai mari, deoarece utilizarea analizei pe ochiuri sau noduri este de obicei necesară în orice exercițiu Thevenin astfel că poate fi utilizată de la început. Cu toate acestea, circuitele echivalente Thevenin ale tranzistorilor, surselor de tensiune precum bateriile etc. sunt foarte utile în proiectarea circuitelor.

Rezumatul teoremei Thevenin

Am văzut aici că teorema lui Thevenin este un alt tip de instrument de analiză a circuitelor care poate fi utilizat pentru a reduce orice rețea electrică complicată într-un circuit simplu constând dintr-o singură sursă de tensiune Vs în serie cu un singur rezistor Rs.

Când privim înapoi de la bornele A și B, acest singur circuit se comportă exact în același mod electric ca circuitul complex pe care îl înlocuiește. Deci relația i-v la bornele AB sunt identice.

Procedura de bază pentru rezolvarea unui circuit folosind Teorema lui Thevenin este următoarea:

1. Scoateți rezistența de sarcină RL sau componenta respectivă.

2. Găsiți RS prin scurtcircuitarea tuturor surselor de tensiune sau prin desfacerea tuturor surselor de curent.

3. Găsiți VS prin metodele obișnuite de analiză a circuitelor.

4. Găsiți curentul care circulă prin rezistorul sarcină RL.

În următorul tutorial vom analiza teorema lui Norton care permite unei rețele constând din rezistori liniari și surse să fie reprezentate de un circuit echivalent cu o singură sursă de curent în paralel cu o rezistență unică a sursei.