Định lý Thevenin có thể được phát biểu như sau: Một mạch tuyến tính hay phức tạp có thể thay thế dòng và điện áp nguồn bằng một mạch tương đương có chứa một điện áp độc lập VTH và một điện trở nối tiếp RTH.
Các bước đơn giản để phân tích mạch điện thông qua định lý Thevenin:
Bước 1: Mở điện trở tải
Bước 2: Tính toán, đo lường điện áp mạch hở. Đây là điện áp Thevenin (VTH)
Bước 3: Mở dòng điện nguồn và điện áp ngắn nguồn.
Bước 4: Tính toán, đo lường điện trở mạch hở. Đây là điện trở Thevenin (RTH)
Bước 5: Vẽ lại mạch với điện áp mạch hở (VTH) đã tính ở bước (2) thay cho điện áp nguồn và điện trở mạch mở (RTH) đã đo trong bước (4) thay cho một điện trở nối tiếp và kết nối điện trở tải mà chúng ta đã loại bỏ trong bước 1. Đây là mạch Thevenin tương đương của các mạch điện tuyến tính hoặc mạch phức tạp.
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
BÀI TẬP MINH HỌA
Tìm VTH, RTH, dòng điện chạy qua và điện áp trên điện trở tải ở sơ đồ dưới bằng cách sử dụng định lý Thevenin.
Các bước đơn giản để phân tích mạch điện thông qua định lý Thevenin:
Bước 1: Mở điện trở tải
Bước 2: Tính toán, đo lường điện áp mạch hở. Đây là điện áp Thevenin (VTH)
Bước 3: Mở dòng điện nguồn và điện áp ngắn nguồn.
Bước 4: Tính toán, đo lường điện trở mạch hở. Đây là điện trở Thevenin (RTH)
Bước 5: Vẽ lại mạch với điện áp mạch hở (VTH) đã tính ở bước (2) thay cho điện áp nguồn và điện trở mạch mở (RTH) đã đo trong bước (4) thay cho một điện trở nối tiếp và kết nối điện trở tải mà chúng ta đã loại bỏ trong bước 1. Đây là mạch Thevenin tương đương của các mạch điện tuyến tính hoặc mạch phức tạp.
Bước 6: Tìm tổng dòng điện chạy qua điện trở tải bằng cách sử dụng các Định luật Ohm IT = VTH / (RTH + RL)
Định lý Norton:Một mạng một cửa bất kỳ có thể được thay thế tương đương bởi một mạch gồm có một nguồn dòng có giá trị bằng dòng điện trên cực cửa khi ngắn mạch mắc nối tiếp với một trở kháng Z.
Các bước phân tích mạch điện thông qua định lý Norton
Bước 1: Tìm nguồn hiện tại của Norton bằng cách loại bỏ điện trở tải khỏi mạch ban đầu và tính toán dòng điện qua một đoạn ngắn (dây) nhảy qua các điểm kết nối mở, nơi điện trở tải được sử dụng.
Bước 2: Tìm kháng Norton bằng cách loại bỏ tất cả các nguồn điện trong mạch ban đầu (nguồn điện áp bị thiếu và các nguồn hiện tại đang mở) và tính tổng điện trở giữa các điểm kết nối mở.
Bước 3: Vẽ mạch tương đương Norton, với nguồn dòng Norton song song với điện trở Norton. Điện trở tải lại gắn vào giữa hai điểm mở của mạch tương đương.
Bước 4: Phân tích điện áp và dòng điện cho điện trở tải theo các quy tắc cho các mạch song song.
Tìm VTH, RTH, dòng điện chạy qua và điện áp trên điện trở tải trong hình (1) bằng cách sử dụng định lý Thevenin.
Định lý Norton:Một mạng một cửa bất kỳ có thể được thay thế tương đương bởi một mạch gồm có một nguồn dòng có giá trị bằng dòng điện trên cực cửa khi ngắn mạch mắc nối tiếp với một trở kháng Z.
Các bước phân tích mạch điện thông qua định lý Norton
Bước 1: Tìm nguồn hiện tại của Norton bằng cách loại bỏ điện trở tải khỏi mạch ban đầu và tính toán dòng điện qua một đoạn ngắn (dây) nhảy qua các điểm kết nối mở, nơi điện trở tải được sử dụng.
Bước 2: Tìm kháng Norton bằng cách loại bỏ tất cả các nguồn điện trong mạch ban đầu (nguồn điện áp bị thiếu và các nguồn hiện tại đang mở) và tính tổng điện trở giữa các điểm kết nối mở.
Bước 3: Vẽ mạch tương đương Norton, với nguồn dòng Norton song song với điện trở Norton. Điện trở tải lại gắn vào giữa hai điểm mở của mạch tương đương.
Bước 4: Phân tích điện áp và dòng điện cho điện trở tải theo các quy tắc cho các mạch song song.
Tìm VTH, RTH, dòng điện chạy qua và điện áp trên điện trở tải trong hình (1) bằng cách sử dụng định lý Thevenin.
Các bước phân tích như sau:
Bước 1: Mở điện trở 5kΩ. Hình 2.
Bước 1: Mở điện trở 5kΩ. Hình 2.
Bước 2:
Tính toán, đo điện áp mạch hở. Đây là điện áp Thevenin (V TH). Do loại bỏ các điện trở tải trong hình 1, vì vậy mạch điện đã trở thành một mạch hở như trong hình 2. Bây giờ chúng ta phải tính toán điện áp Thevenin. Từ 3mA dòng điện chạy trong cả hai điện trở 12kΩ và 4kΩ như trong hình 2 là một mạch nối tiếp vì hiện tại sẽ dòng điện không chạy trong điện trở 8kΩ. Vì vậy, điện áp 12V (3mA x 4kΩ) sẽ xuất hiện trên điện trở 4kΩ. Dòng điện không chạy qua điện trở 8kΩ vì nó là mạch hở, nhưng điện trở 8kΩ là song song với điện trở 4k. Vì vậy, cùng một điện áp (tức là 12V) sẽ xuất hiện trên các điện trở 8kΩ như điện trở 4kΩ. Do đó, 12V sẽ xuất hiện trên các thiết bị đầu cuối AB. Vì vậy, V TH = 12V
Bước 3: Mở dòng điện nguồn và ngắt điện áp nguồn. Hình (4)
Bước 4: Tính toán, đo lường điện trở mạch hở. Đây là điện trở Thevenin (RTH)Giảm điện áp nguồn từ 48V xuống 0. Chúng ta có thể thấy rằng điện trở 8kΩlà nối tiếp với một kết nối song song của 2 điện trở 4kΩvà 12k Ωđiện trở. Ví dụ: 8kΩ+ (4k Ω| | 12kΩ) ..... (| | = song song với) RTH = 8kΩ+ [(4kΩx 12kΩ) / (4kΩ+ 12kΩ)] RTH = 8kΩ+ 3kΩ RTH = 11kΩ
Bước 5: RTH nối tiếp với điện áp nguồn VTH và tái kết nối với điện trở tải. Điều này được thể hiện trong hình (6) tức là mạch Thevenin với điện trở tải.
Bước 6: Tính toán tổng dòng điện và điện áp như trong hình 6. IL = VTH / (RTH + RL ) = 12V / (11kΩ+ 5kΩ) → = 12/16kΩ IL = 0.75mA Và VL = IL x RL VL = 0.75mA x 5kΩ VL = 3.75V
BÀI TẬP MINH HỌA
Tìm VTH, RTH, dòng điện chạy qua và điện áp trên điện trở tải ở sơ đồ dưới bằng cách sử dụng định lý Thevenin.
Bước 1:Phân tích bài tập minh họa ở phần ‘GIỚI THIỆU” bằng cách áp dụng định lý Thevenin về mạch điện tương đương theo các bước. Đưa ra mạch điện tương đương.
Bước 2:Quan sát các sơ đồ mạch ở phần THỰC HÀNH, liên hệ với các bước phân tích mạch tương đương theo lý thuyết Thevenin.
Bước 3:So sánh kết quả ở bước 1 với kết quả đã được mô phỏng.
Bước 4:Quan sát chiều dòng điện các nhánh trên các sơ đồ mạch mô phỏng. Đưa ra nhận xét?
Bước 2:Quan sát các sơ đồ mạch ở phần THỰC HÀNH, liên hệ với các bước phân tích mạch tương đương theo lý thuyết Thevenin.
Bước 3:So sánh kết quả ở bước 1 với kết quả đã được mô phỏng.
Bước 4:Quan sát chiều dòng điện các nhánh trên các sơ đồ mạch mô phỏng. Đưa ra nhận xét?
CHẠY LẠI MÔ PHỎNG