TEOREMAS DE TH VENIN

TEOREMAS DE THÉVENIN, NORTON Y KENNELLY EN CORRIENTE ALTERNA
 
El teorema de Thévenin
Establece que en un circuito de corriente alterna con dos terminales se puede sustituir por otro sencillo que consta de un generador de corriente alterna VTH y una impedancia en serie ZTH.  Su utilidad consiste en que cuando se hacen cálculos repetitivos se ahorra mucho tiempo  y la ventaja es tanto mayorcuanto más complicado es el sistema eléctrico.

  Material
Condensador de 1 F (5)
Resistencias de 100 (3)   ; 470 , (1) , 1000  (4)
Soldador eléctrico
Panel de corcho
Chinchetas
Cable  de hilo de cobre
Fuente de corriente alterna (inferior a 30 V eficaces).
Polímetro comercial
 
Nota. Los valores de las resistencias y de los condensadores pueden ser diferentes a los que indicamos. Con un solopolímetro se puede realizar el experimento, pero se ahorra tiempo si se dispone de dos.
Por seguridad no recomendamos trabajar directamente con  la red de alterna de 125 V  ni de 220 V.
 
Cálculos
El circuito sobre el que calculamos el equivalente de Thévenin es el que aparece en la figura 1. El circuito real corresponde a la fotografía 1. Observe que  C1 son dos condensadores de 1 F colocados enparalelo y C2 son tres  condensadores de 1 F en paralelo, por tanto, los valores nominales son, respectivamente C1= 2 F y C2 = 3 F. RL es una resistencia que cambiaremos  en el experimento y Vt es un voltímetro en corriente alterna que medirá la tensión eficaz  para cada resistencia RL. Comparamos finalmente los valores experimentales proporcionados por el voltímetro con los que obtenemos delcircuito equivalente de Thévenin.
El experimento consiste en hallar el Thévenin equivalente al circuito de la figura 1. Antes de realizar los cálculos mida con el polímetro la tensión eficaz de la fuente de corriente alterna  y los valores de las resistencias R1 y R2. Si dispone de un multímetro que mida capacidades mida las de las agrupaciones C1 y C2. En caso de no disponer de este polímetrorealice los cálculos con los valores nominales que son C1 = 2 u F y C2 =3 uF.
 
Para el circuito de la fotografía 1 los valores que medimos son los siguientes:
Vef= 27,2 V  ; R1=101  ; R2=202   ; C1=1,90 F ;  C2= 3,04 F
El voltaje  máximo de la fuente es:       y el número complejo que la representa 38,5//0º 
Cálculo de VTH
Observe  la figura 1 y elimine mentalmente el voltímetro  y RL.Impedancia  de C1 y R1

 
Impedancia  de C2 y R2

 
Impedancia total

                              
Intensidad por la malla

 Cálculo de ZTH
Si desde A observamos el circuito,   están en paralelo.
                        

SOLUCIONARIO

Fig.1

Fotografía 1
Circuito real que corresponde al de la figura 1. Durante el experimento se cambiará la resistencia RL y se medirá el voltaje eficaz que indica elvoltimetro Vt.  Con los valores de VTH y ZTH hallados anteriormente se calcula el voltaje que proporciona el teorema de Thévenin
Coloque  distintas resistencias  RL, por ejemplo las que figuran en la tabla I, combinando las nominales que tiene de 100  , 470  y 1000. Para cada valor de RL debe medir la resistencia real con el polímetro, y el voltaje eficaz. Para cada RL se calcula el voltaje eficaz  deacuerdo con el circuito equivalente de Thévenin.  El procedimiento de hacerlo es el siguiente:
 
Supongamos que RL = 100 
Como RL y RTH están en serie  resulta que la impedancia del circuito es:

La intensidad que pasa por el circuito es:

Si solamente se desea calcular el voltaje eficaz, esto es, dejando aparte el ángulo, el procedimiento es muy rápido.
 
 
La fórmula general es: 
 
 
TEOREMADE NORTON
Establece que se puede sustituir el circuito ò una Intensidad y una impedancia.En este experimento utilizamos un circuito relativamente sencillo, del que establecemos el equivalente de Thévenin  y el de Norton y con ellos realizamos cálculos repetitivos cuyos resultados contrastamos con los valores experimentales.
El teorema de Norton dice que cualquier parte de un circuito formada por...