ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ι Κεφάλαιο 5. Θεωρήματα κυκλωμάτων. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ Θεώρημα επαλληλίας ή υπέρθεσης Θεωρήματα Thevenin και Norton

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 7 Θεωρήματα κυκλωμάτων

Κεφάλαιο 4 Κυκλώματα σε Σειρά

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ενότητα 6:

Κεφ. 7: Θεωρήματα κυκλωμάτων. Προβλήματα

Συνδυασμοί αντιστάσεων και πηγών

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ι Κεφάλαιο 2. Νόμοι στα ηλεκτρικά κυκλώματα

Κεφάλαιο 6 Μικτά κυκλώματα

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Κεφάλαιο 5 Παράλληλα Κυκλώματα

(( ) ( )) ΤΜΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Μάθημα: Ηλεκτροτεχνία Ι Διδάσκων: Α. Ντούνης. Α Ομάδα ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΑΜ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ 5/2/2014. Διάρκεια εξέτασης: 2,5 ώρες

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ι Κεφάλαιο 2. Νόμοι στα ηλεκτρικά κυκλώματα ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ενότητα 4:

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΘΕΩΡΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Κεφάλαιο 3 Ο Νόμος του Ohm

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Ο : ΘΕΩΡΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ

Ισοδύναμα Κυκλώματα και Μετασχηματισμοί

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΑΣΚΗΣΗ 206 ΑΠΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ - ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΙΣΧΥΟΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ενότητα 7:

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ι Κεφάλαιο 4. Μέθοδοι ανάλυσης κυκλωμάτων

ΤΕΙ Δ. ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ I

Άσκηση 7 1. Άσκηση 7: Θεώρημα επαλληλίας

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Συστημάτων Ενότητα 2: Γραμμικά δικτυώματα.

HMY 102 Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΕΝΟΤΗΤΑ ΙΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Κεφάλαιο 8 Μέθοδοι ανάλυσης κυκλωμάτων

Άσκηση 13. Θεωρήματα Δικτύων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

- Η ισοδύναμη πηγή τάσης Thevenin (V ή VT) είναι ίση με τη τάση ανοικτού κυκλώματος VAB.

Εργαστήριο Ηλεκτρικών κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων με Αντιστάσεις

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Βασικές αρχές ηλεκτροτεχνίας

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι. Ενότητα 4: Ενισχυτής κοινού εκπομπού. Επ. Καθηγητής Γαύρος Κωνσταντίνος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 23/06/2016 ΜΟΝΟ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΕΠΙ ΠΤΥΧΙΩ ΦΟΙΤΗΤΕΣ

Αρχές και Θεωρήματα Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Συνδεσμολογίες αντιστάσεων. Αντιστάσεις σε σειρά Αντιστάσεις παράλληλα

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 12/09/2013

ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕ ΑΠΛΕΣ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΤΩΝ

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Ηλεκτροτεχνία Ι. Κυκλώματα συνεχούς και Ηλεκτρομαγνητισμός. Α. Δροσόπουλος

Ενότητα 4 η. «Ηλεκτροτεχνία Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

Μέθοδος των κόμβων (ΜΚ)

Φυσική Γ.Π. Β Λυκείου 1 Ασκήσεις (Ηλεκτρισμός) ΘΕΜΑ Β2 (15052)

- Η ισοδύναµη πηγήτάσηςthevenin (V ή VT) είναι ίση µε τητάση ανοικτού κυκλώµατος VAB.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ θεωρία και ασκήσεις. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 15/09/2016

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Η ενέργεια που καταναλώνει το τροφοδοτικό στο εικοσιτετράωρο είναι E (σε kwh) = P in (σε kw) t (σε h) E = (0.016 kw) (24 h) = kwh.

Φυσική Γ.Π. Β Λυκείου 1 Τράπεζα Θεμάτων (Ηλεκτρισμός) ΘΕΜΑ Β1 (15438)

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 21/01/2011 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Κεφάλαιο 2. Ηλεκτρικά Κυκλώματα

ΓΕΝΙΚΑ ΚΑΙ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ενότητα 5:

ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Περιεχόμενα. Πρόλογος...13

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 04/02/2011 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΜ: ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΜ: ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΜ: 1 ΣΚΟΠΟΣ 1 2 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 1 3 ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ 7 4 ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ 7

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ;

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

ΛΥΣΕΙΣ (ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΩΝ) ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΘΕΩΡΙΑΣ

Περιεχόμενα. Πρόλογος...13

I 1 = I + I 3 I = I 1 I 3 I + I 4 = I 2 I = I 2 I 4 I + I 3 = I + I 4 I = I 3 + I 4 + I 2 I 4 I = I 2 I 3 I 2 = 0.5V x + I 1 I 1 + I 2 0.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΊΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΘΕΜΑ 1 ο (3 μονάδες):

1. Μεταβατικά φαινόμενα Κύκλωμα RC

ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟ ΓΕΝΙΚΟ ΠΛΑΝΟ 2019Κ5-1

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

3. Δίθυρα Δικτυώματα

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 05/02/2013

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ. σε χρόνο t = 1,6 min, η εσωτερική αντίσταση της πηγής είναι 2 Ω και ο λαμπτήρας λειτουργεί κανονικά. Nα υπολογίσετε : Δ 3.

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ. ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/01/2015

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

6η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1 Ασκήσεις 6 ου Κεφαλαίου

Κεφάλαιο 26 DC Circuits-Συνεχή Ρεύματα. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 26/01/2017

5 Θεωρήματα κυκλωμάτων 5.3 Θεωρήματα Thevenin και Norton

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

4. Τρανζίστορ επαφής. 4.1 Χαρακτηριστικά του τρανζίστορ

Εργαστήριο Ηλεκτρικών κυκλωμάτων

Ηλεκτρική Ενέργεια. Ηλεκτρικό Ρεύμα

Διαφορικοί Ενισχυτές

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 06/02/2009 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Τεχνικές ανάλυσης κυκλωµάτων

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

Transcript:

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ Ι Κεφάλαιο 5 Θεωρήματα κυκλωμάτων ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ Θεώρημα επαλληλίας ή υπέρθεσης Θεωρήματα Thevenin και Norton

Θεώρημα Επαλληλίας ή Υπέρθεσης (Superposition Theorem) Το θεώρημα της υπέρθεσης είναι ένας τρόπος να αναλύουμε κυκλώματα πολλαπλών πηγών (κυκλώματα στα οποία υπάρχουν περισσότερες από μια πηγές). Το ρεύμα σε έναν οποιοδήποτε κλάδο του κυκλώματος ισούται με το άθροισμα των επιμέρους ρευμάτων που προκαλεί η κάθε πηγή ξεχωριστά. Η χρήση του θεωρήματος υπέρθεσης: 1. Λύνουμε το κύκλωμα κάθε φορά διατηρώντας μόνο μια πηγή, μηδενίζοντας όλες τις άλλες πηγές. Μηδενισμός πηγής τάσης σημαίνει αντικατάσταση με βραχυκύκλωμα Μηδενισμός πηγής ρεύματος σημαίνει αντικατάσταση με ανοικτό κύκλωμα 2. Σε κάθε κλάδο, προσθέτουμε όλα τα επιμέρους ρεύματα που οφείλονται σε κάθε πηγή ξεχωριστά. 2

Παράδειγμα εφαρμογής του θεωρήματος της υπέρθεσης Βραχυκύκλωμα αντικαθιστά τη V S2 Το πρόβλημα: Να βρούμε το I 2 Βήμα 1: Αντικαθιστούμε τη V S2 με βραχυκύκλωμα Βήμα 2: Βρίσκουμε την ολική αντίσταση και το ολικό ρεύμα από την πηγή V S1 : Βήμα 3: Υπολογίζουμε (με το τύπο του διαιρέτη ρεύματος) το I 2 που οφείλεται στη V S1 : T(S1) = 1 + 2 3 = 1 + 2 3 2 + 3 I T(S1) = V S1 T(S1) I 2(S1) = 3 I 2 + T(S1) 3 (συνεχίζεται...) 3

Παράδειγμα εφαρμογής του θεωρήματος της υπέρθεσης (... συνέχεια) Βραχυκύκλωμα αντικαθιστά τη V S1 Βήμα 4: Αντικαθιστούμε τη V S1 με βραχυκύκλωμα Βήμα 5: Βρίσκουμε την ολική αντίσταση και το ολικό ρεύμα από την πηγή V S2 : T(S2) = 3 + 1 2 = 3 + 1 2 1 + 2 I T(S2) = V S2 T(S2) Βήμα 6: Υπολογίζουμε (με το τύπο του διαιρέτη ρεύματος) το I 2 που οφείλεται στη V S2 : I 2(S2) = 1 2 + 1 I T(S2) Βήμα 7: Προσθέτουμε τα I 2(S1) και I 2(S2) για να πάρουμε το πραγματικό ρεύμα I 2 (είναι στην ίδια κατεύθυνση): I 2 = I 2(S1) + I 2(S2) 4

Παράδειγμα 5-1 Βρείτε το ρεύμα μέσα από την 2 και την τάση στα άκρα της στην παρακάτω εικόνα χρησιμοποιώντας το θεώρημα της υπέρθεσης. Λύση Βρίσκουμε το ρεύμα μέσω της 2, που οφείλεται στην πηγή V S1 I T(S1) I 2(S1) Αντικαθιστούμε τη V S2 με βραχυκύκλωμα I T S1 T S1 2 1 V 2 S1 T S1 3 100 Ω 50 Ω 150 Ω 10 V 150 Ω 100 Ω 200 Ω 66.7 ma I2 1 3 3 S1 ITS 66.7 ma 33.3 ma Σημειώστε ότι αυτό το ρεύμα είναι προς τα κάτω στην 2. (συνεχίζεται...) 5

Λύση ( συνέχεια) Βρίσκουμε το ρεύμα μέσω της 2, που οφείλεται στην πηγή V S2 Αντικαθιστούμε τη V S1 με βραχυκύκλωμα I 2(S1) I T(S2) I T S2 T S2 1 100 Ω 200 Ω I2 2 2 1 S2 ITS 33.3 ma 16.7 ma Σημειώστε ότι και αυτό το ρεύμα είναι προς τα κάτω στην 2. 3 V 2 S2 T S2 1 100 Ω 50 Ω 150 Ω 5 V 150 Ω 33.3 ma Και τα δύο συνιστώντα ρεύματα έχουν την ίδια κατεύθυνση, συνεπώς, τα προσθέτουμε. Ι 2 = Ι 2(S1) + Ι 2(S2) = 33.3 ma + 16.7 ma = 50 ma Η τάση στα άκρα της 2 είναι V 2 = I 2 2 = (50 ma)(100 Ω) = 5 V 6

Παράδειγμα 5-2 Βρείτε το ρεύμα και την τάση στην 3 στο κύκλωμα της παρακάτω εικόνας. Λύση Βρίσκουμε το ρεύμα μέσω της 3, που οφείλεται στην πηγή V S1 I T S1 T S1 1 V S1 T S1 2 2 2 3 3 1.0 kω 20 V 11.8 ma 1.69 kω 1.0 Ω 3.2 kω 1.0kΩ2.2kΩ 3.2kΩ I3 1 3 1.69 kω 2 S1 ITS 11.8 ma 3.69 ma (συνεχίζεται...) I T(S1) I 3(S1) 7

Λύση (συνέχεια) Βρίσκουμε το ρεύμα μέσω της 3, που οφείλεται στην πηγή V S2 I T S2 T S2 2 V T S2 S2 1 1 1 3 3 1.0 kω 15 V 8.88 ma 1.69 kω 1.0 Ω 3.2 kω 1.0kΩ2.2kΩ 3.2kΩ I3 2 3 1.69 kω 1 S2 ITS 8.88 ma 2.78 ma I T(S2) eplace V S1 with a short I 3(S2) Το ολικό ρεύμα μέσω της 3 είναι Ι 3 = Ι 3(S1) - Ι 3(S2) = 3.69 ma 2.78 ma = 910 μa (γιατί αφαιρούμε;) και η τάση στα άκρα της V 3 = I 3 3 = (910 μa)(2.2 kω) 2 V 8

Παράδειγμα 5.3 Να υπολογιστούν τα ρεύματα I 1, I 2 και I 3 του κυκλώματος. 1 A I 1 V 1 I 2 V 2 A 1 =10 Ω 5 V + - B I 3 2 A 2 =10 Ω Λύση Γ Ξεκινάμε αφήνοντας ενεργή την πηγή ρεύματος 1Α: αντικαθιστούμε την πηγή τάσης 5V με βραχυκύκλωμα αντικαθιστούμε την πηγή ρεύματος 2A με ανοικτό κύκλωμα 1 A I 2 A I A 1 A B 1 =10 Ω 2 =10 Ω I 3 A Στο Κύκλωμα Α, που σχηματίζεται, έχουμε: Γ Κύκλωμα Α (συνεχίζεται... ) 9

Λύση ( συνέχεια) Στη συνέχεια, αφήνουμε ενεργή την άλλη πηγή ρεύματος, 2 Α, αντικαθιστούμε την πηγή ρεύματος 1 Α με ανοικτό κύκλωμα αντικαθιστούμε την πηγή τάσης 5V με βραχυκύκλωμα Στο Κύκλωμα Β, που σχηματίζεται, έχουμε: I 2 Β A B I Β 1 1 =10 Ω 2 =10 Ω Γ I 3 Β 2 A Κύκλωμα Β Τέλος, αφήνουμε ενεργή την πηγή τάσης 5V, αντικαθιστούμε τις δύο πηγές ρεύματος 1Α και 2Α με ανοικτά κυκλώματα. Στο κύκλωμα Γ, έχουμε: I 2 Γ 1 =10 Ω 5 V + - I 1 Γ A B 2 =10 Ω I 3 Γ (συνεχίζεται... ) Γ Κύκλωμα Γ 10

Λύση ( συνέχεια) Τα τρία ζητούμενα ρεύματα είναι το αλγεβρικό άθροισμα των επιμέρους ρευμάτων: 1 A I 1 V 1 I 2 V 2 A 1 =10 Ω 5 V + - B I 3 2 A 2 =10 Ω Γ Μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι τα αποτελέσματά μας είναι σωστά ελέγχοντας τα ρεύματα στους κόμβους Α και Β με το νόμο ρευμάτων του Kirchhoff. Στον κόμβο Α πρέπει να ισχύει η σχέση: Στον κόμβο Β πρέπει να ισχύει η σχέση: 11

Το Θεώρημα Thevenin (Thevenin s Theorem) Το θεώρημα Thevenin μας παρέχει μια μέθοδο για την απλοποίηση ενός κυκλώματος με τη μετατροπή του σε ένα στάνταρ ισοδύναμο κύκλωμα Το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin οποιουδήποτε γραμμικού κυκλώματος δύο ακροδεκτών αποτελείται από μια ισοδύναμη πηγή τάσης (V th ) και μια ισοδύναμη αντίσταση ( th ) Πηγή: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/thevenin_equivalent.png 12

Η Ισοδύναμη Τάση (V TH ) και Ισοδύναμη Αντίσταση ( TH ) Thevenin Η ισοδύναμη τάση Thevenin (V TH ) είναι η τάση ανοικτού κυκλώματος (χωρίς φορτίο) μεταξύ των δύο ακροδεκτών του κυκλώματος Κύκλωμα Α α + V TH β - Η ισοδύναμη αντίσταση Thevenin ( TH ) είναι η ολική αντίσταση που φαίνεται μεταξύ των δύο ακροδεκτών όταν άλλες οι πηγές τάσης στο κύκλωμα αντικατασταθούν με βραχυκυκλώματα και όλες οι πηγές ρεύματος αντικατασταθούν με ανοικτά κυκλώματα. ± Τροποποιημένο Κύκλωμα Α α β TH Προσοχή: Τυχόν εξαρτημένες πηγές μένουν πάντα ενεργές 13

Παράδειγμα 5.4 Βρείτε το ισοδύναμο Thevenin μεταξύ των ακροδεκτών εξόδου Α και Β του κυκλώματος της παρακάτω εικόνας. Λύση η 4 δεν έχει πτώση τάσης διότι δεν διαρρέεται από ρεύμα V TH = V AB = V 2+3 V TH 69 Ω 169 Ω 2 3 1 2 10 V 3 V S 4.08 V Thomas L. Floyd Electronics Fundamentals, 6e Electric Circuit Fundamentals, 6e Copyright 2004 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle iver, New Jersey 07458 All rights reserved.

Λύση ( συνέχεια) Για να βρούμε την TH, αντικαθιστούμε την πηγή με ένα βραχυκύκλωμα TH 4 1 1 100 Ω69 Ω 2 2 3 3 100Ω 169 Ω 141 Ω Thomas L. Floyd Electronics Fundamentals, 6e Electric Circuit Fundamentals, 6e 15 Copyright 2004 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle iver, New Jersey 07458 All rights reserved.

Λύση ( συνέχεια) Το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin είναι Αρχικό κύκλωμα Ισοδύναμο κύκλωμα 16

Το Θεώρημα Norton (Norton s Theorem) Σε αντιστοιχία με το θεώρημα Thevenin, το θεώρημα Norton μας παρέχει μια μέθοδο για την απλοποίηση ενός οποιουδήποτε γραμμικού κυκλώματος με τη μετατροπή του σε ένα στάνταρ ισοδύναμο κύκλωμα δύο ακροδεκτών αποτελούμενο από μια ισοδύναμη πηγή ρεύματος (I no ) και μια ισοδύναμη αντίσταση ( no ) Πηγή: https://en.wikipedia.org/wiki/norton%27s_theorem 17

Υπολογισμός Ισοδύναμης Πηγής Ρεύματος και Ισοδύναμης Αντίσταση Norton Η τιμή, I N, της ισοδύναμης πηγής ρεύματος Norton ισούται με το ρεύμα που διαρρέει ένα (υποθετικό) βραχυκύκλωμα μεταξύ των ακροδεκτών α και β. Η τιμή, N, της ισοδύναμης αντίστασης Norton ισούται με την αντίσταση που φαίνεται από τους ακροδέκτες α και β αν οι ανεξάρτητες πηγές μηδενιστούν, ακριβώς όπως και στο ισοδύναμο Thevenin. 18

Σχέση μεταξύ ισοδυνάμων Thevenin και Norton Οι τιμές της πηγής ρεύματος Norton (Ι N ), της πηγής τάσης Thevenin (Ι TH ) και των αντιστάσεων ( N, TH ) συνδέονται με μια σχέση που μοιάζει με το νόμο του Ohm: V TH TH ± Κύ α α β Προσέξτε ότι η αντίσταση Thevenin ταυτίζεται με την αντίσταση Norton N = TH I N N Κύ Εάν το κύκλωμα περιέχει εξαρτημένες πηγές είναι πιο απλός ο υπολογισμός της τάσης Thevenin και του ρεύματος Norton σε σχέση με τον υπολογισμό της αντίστασης. Η αντίσταση τότε υπολογίζεται από τη σχέση: β

Παράδειγμα 5.4 Βρείτε το ισοδύναμο Thevenin μεταξύ των ακροδεκτών εξόδου Α και Β του κυκλώματος της παρακάτω εικόνας. Λύση η 4 δεν έχει πτώση τάσης διότι δεν διαρρέεται από ρεύμα V TH = V AB = V 2+3 V TH 69 Ω 169 Ω 2 3 1 2 10 V 3 V S 4.08 V Thomas L. Floyd Electronics Fundamentals, 6e Electric Circuit Fundamentals, 6e Copyright 2004 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle iver, New Jersey 07458 All rights reserved.

Παράδειγμα 5.5 Χρησιμοποιήστε το θεώρημα Thevenin για να υπολογίσετε το ρεύμα I x που διαρρέει την αντίσταση 1. 1 A i x 2 =10 Ω 1 =15 Ω ± 10 V Λύση Αφαιρούμε την αντίσταση 1 και υπολογίζουμε την τάση ανοικτού κυκλώματος μεταξύ των ακροδεκτών α και β (εφαρμόζοντας, π.χ., νόμο τάσεων Kirchhoff): 1 A + V TH α 2 =10 Ω 1 A ± 10 V V TH = V αβ = 1 A 10 Ω + 10 V = 20 V - β (συνεχίζεται... ) 21

Λύση ( συνέχεια) 2 =10 Ω Στη συνέχεια μηδενίζουμε τις πηγές και βλέπουμε ότι η αντίσταση αβ που φαίνεται από τους ακροδέκτες α και β είναι 2, 10 Ω. α TH Οπότε: ΤΗ = 10 Ω β Στη συνέχεια σχεδιάζουμε το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin και τοποθετούμε σε αυτό την αντίσταση 1. Το ζητούμενο ρεύμα I x είναι: V TH =20 V ± TH =10 Ω α i x 1 =15 Ω I x = V TH TH + 1 = 20 V 10 Ω + 15 Ω = 0.8 A β 22

Παράδειγμα 5.6 Χρησιμοποιήστε το θεώρημα Thevenin για να υπολογίσετε το ρεύμα I x που διαρρέει την αντίσταση 2. 1 A i x 2 =10 Ω 1 =15 Ω ± 10 V Λύση Είναι το ίδιο κύκλωμα με αυτό του προηγούμενου παραδείγματος 5.5, αλλά το ζητούμενο μέγεθος είναι διαφορετικό. Το ισοδύναμο Thevenin τώρα είναι διαφορετικό. Ένα κύκλωμα έχει πολλά ισοδύναμα, καθόσον το ισοδύναμο Thevenin ή Norton δεν αφορά το κύκλωμα μόνο, αλλά και τους ακροδέκτες "Α" και "Β". (συνεχίζεται... ) 23

Λύση ( συνέχεια) α + V TH - β Το ρεύμα 1 A της πηγής ρεύματος τώρα διαρρέει την αντίσταση 1 και αναπτύσσει στα άκρα της τάση ίση με 1 A 15 Ω = 15 V. Η τάση Thevenin είναι: 1 A 1 A 1 =15 Ω 10 V ± Η αντίσταση Thevenin εύκολα φαίνεται ότι είναι ίση με την τιμή της αντίστασης 1, α 1 =15 Ω TH β άρα TH = 15 Ω. (συνεχίζεται... ) 24

Λύση ( συνέχεια) Σχεδιάζουμε το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin, τοποθετούμε στους ακροδέκτες του α και β την αντίσταση 2 και υπολογίζουμε το ζητούμενο ρεύμα: V TH =5 V ± TH =15 Ω α i x 2 =10 Ω I x = V TH TH + 2 = 5 V 15 Ω + 10 Ω = 0.2 A β 25

Παρατηρήσεις πάνω στα θεωρήματα Thevenin και Norton Κατά την εφαρμογή των θεωρημάτων Thevenin και Norton, χωρίζουμε το κύκλωμά μας σε δύο μέρη: το Κύκλωμα Α και το Κύκλωμα Β. Συνήθως, το Κύκλωμα Β είναι η αντίσταση (π.χ.: 2 ) στην οποία ζητάμε το ρεύμα. Δεν είμαστε, όμως, υποχρεωμένοι στο κύκλωμα Β να συμπεριλάβουμε μόνο ένα στοιχείο (μια αντίσταση). Π.χ., στο "κύκλωμα Β" μπορούμε να συμπεριλάβουμε το κύκλωμα που αποτελείται από την αντίσταση 2 μαζί με την πηγή τάσης 10 V. Τώρα έχουμε: Κύκλωμα Α 2 =10 Ω 1 A 1 =15 Ω 10 V 1 A 1 A i x 1 =15 Ω Κύκλωμα B ± α β + V TH - (συνεχίζεται... ) 26

Παρατηρήσεις πάνω στα θεωρήματα Thevenin και Norton Στο ισοδύναμο κύκλωμα Thevenic, θα επανσυνδέσουμε το «κύκλωμα Β» που είχαμε αφαιρέσει. Το ζητούμενο ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση 2 είναι: I x = V TH 10 V TH + 2 = 15 V 10 V 15 Ω + 10 Ω = 0.2 A V TH =15 V ± TH =15 Ω α β 2 =10 Ω i x 10 V ± Θα πρέπει να μελετάμε προσεκτικά ένα κύκλωμα που μας δίνεται διότι μπορούμε να φτιάξουμε πολλά ισοδύναμα για ένα κύκλωμα και συνήθως υπάρχει κάποιο ισοδύναμο που απλουστεύει πολύ τους υπολογισμούς μας. 27

Παράδειγμα 5.7 Χρησιμοποιήστε το θεώρημα Thevenin για να υπολογίσετε τα I 1, I 2 και I 3. Λύση Αφαιρούμε την αντίσταση 1. Το ρεύμα της πηγής ρεύματος 1 Α διέρχεται από την πηγή τάσης 5 V, άρα I 2 = 1 A Το ρεύμα στην 3 βρίσκεται από το νόμος των ρευμάτων Kirchhoff στον κόμβο Β, I 3 = I 2 + 2 Α I 3 = 3 Α. Η τάση στα άκρα της 2 είναι 3 A 10 Ω = 30 V Επομένως, η τάση Thevenin είναι μεταξύ α και β:ρεύματα 1 A 1 A I 1 I 5 V V 1 2 V + - 2 A B 1 =10 Ω Γ 2 =10 Ω V 1 II 5 V 2 V + - 2 A B + V TH - α β Γ 2 =10 Ω I 3 I 3 I 3 2 A 2 A (συνεχίζεται... ) 28

Λύση ( συνέχεια) Η αντίσταση Thevenin είναι ίση με την αντίσταση 2 άρα TH = 10 Ω. TH Το ρεύμα I 1 που ζητείται προκύπτει από το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin: V TH =35 V ± TH =10 Ω α I 1 1 =10 Ω β (συνεχίζεται... ) 29

Λύση ( συνέχεια) Επανερχόμενοι στο αρχικό κύκλωμα και χρησιμοποιώντας την τιμή που βρήκαμε για το I 1 = 1.75 A, βρίσκουμε τα υπόλοιπα ρεύματα I 2 και I 3. 1 A I 1 I 5 V V 1 2 V + - 2 A B 1 =10 Ω 2 =10 Ω I 3 2 A Από τον κανόνα ρευμάτων Kirchhoff στον κόμβο Α: I 1 + I 2 = 1 A I 2 = 1 A 1.75 A = 0.75 A Γ και από τον κανόνα ρευμάτων Kirchhoff στον κόμβο Β: I 3 = I 2 + 2 A I 3 = 0,75 Α + 2 A = 1.25 A 30

Παράδειγμα 5.8 Λύση Χρησιμοποιήστε το θεώρημα Norton για να υπολογίσετε το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση 3. Αφαιρούμε την αντίσταση 3 και στη θέση της βάζουμε βραχυκύκλωμα. Από το νόμο τάσεων του Kirchhoff στο βρόχο που περιλαμβάνει την πηγή τάσης 20 V, την αντίσταση 1 και το βραχυκύκλωμα προκύπτει ότι το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση 1 είναι: I 20 V 20 V 1 = = 10 Ω = 2 A 1 Από το νόμο τάσεων του Kirchhoff στο βρόχο που περιλαμβάνει την πηγή τάσης 10 V, την αντίσταση 2 και το βραχυκύκλωμα προκύπτει ότι το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση 2 I 10 V 10 V 2 = = 10 Ω = 1 A (συνεχίζεται... ) 31 2 20 V ± I 1 1 =10 Ω I 2 A I 3 B 2 =10 Ω 3 =20 Ω ± 10 V

Λύση ( συνέχεια) Από το νόμο ρευμάτων τώρα του Kirchhoff στον κόμβο Α βρίσκουμε το ρεύμα Norton: I 1 = I N + I 2 I N = I 1 I 2 = 2 1 = 3 A I N Η αντίσταση Norton είναι: I 1 1 =10 Ω I 2 A 2 =10 Ω α N β B (συνεχίζεται... ) 32

Λύση ( συνέχεια) Σχεδιάζουμε το ισοδύναμο κύκλωμα Norton και τοποθετούμε σε αυτό την αντίσταση 3. α I 3 Το ρεύμα που τη διαρρέει προκύπτει εύκολα από τη σχέση του διαιρέτη ρεύματος: I N =3 A N =5 Ω 3 =20 Ω β 33

Παράδειγμα 5.8 Χρησιμοποιείστε το θεώρημα Thevenin για να υπολογίσετε την τάση V x. Λύση 1 =5 Ω A 2 =15 Ω Αφαιρούμε την αντίσταση 3 της οποίας ζητείται η τάση V x. Έχουμε V x = V TH Το ρεύμα της εξαρτημένης πηγής διαρρέει την 1. Η πτώση τάσης στα άκρα της 1 είναι: 10 V ± 0,1 v x B + v x - 3 =10 Ω και η πτώση τάσης στην αντίσταση 2 είναι μηδέν (γιατί;) H τάση Thevenin V TH υπολογίζεται εφαρμόζοντας το νόμο τάσεων Kirchhoff στο συνολικό (εξωτερικό) βρόχο 10 V + 0.1 V x 5 Ω V x = 0 V x = V TH = 20 V (συνεχίζεται... )

Λύση ( συνέχεια) 1 =5 Ω A 2 =15 Ω Βραχυκυκλώνουμε τους ακροδέκτες α και β για να υπολογίσουμε το ρεύμα Norton, με συνέπεια μηδενίζεται η εξαρτημένη πηγή ρεύματος. 10 V ± 0,1 v x + v x α I N Μηδενικής τιμής πηγή ρεύματος είναι ανοικτό κύκλωμα (δεν υπάρχει ρεύμα στον κλάδο), οπότε το ζητούμενο ρεύμα Norton διαρρέει το μοναδικό βρόχο του κυκλώματος. B - β Από το νόμο τάσεων του Kirchhoff (ή, απλά, το νόμο του Ohm) έχουμε: 10 V 10 V = I N 1 + 2 I N = 5 Ω + 15 Ω = 0.5 A Η αντίσταση Thevenin είναι: (συνεχίζεται... ) 35

Λύση ( συνέχεια) TH =40 Ω α Για να βρούμε τη ζητούμενη τάση, σχεδιάζουμε το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin και επανατοποθετούμε την αντίσταση 3 V TH =20 V ± + v x 3 =10 Ω Από τη σχέση του διαιρέτη τάσης, έχουμε: - β Σημείωση: Η αντίσταση Thevenin δεν υπολογίζεται εύκολα όταν έχουμε εξαρτημένη πηγή, καθώς δεν προκύπτει από συνδυασμό αντιστάσεων. Για το λόγο αυτό, την υπολογίσαμε σαν το πηλίκο τάσης Thevenin (V TH ) προς το ρεύμα Norton (I N ), TH = V TH I N 36