teorema de Norton

El teorema de Norton permite reemplazar una red compleja de resistencias, fuentes de voltaje y fuentes de corriente con un único circuito equivalente: una fuente de corriente IN en paralelo con una resistencia RN. Los dos terminales donde se conecta una carga presentan un comportamiento idéntico de voltaje y corriente antes y después del cambio. Esto es el dual del teorema de Thévenin, que utiliza una fuente de voltaje y una resistencia en serie en su lugar.

Para encontrar el equivalente de Norton, calcule dos valores. Primero, la corriente de Norton es la corriente de cortocircuito que fluye entre los terminales cuando están conectados entre sí con un cable. Segundo, la resistencia de Norton es la resistencia vista al mirar hacia atrás en la red desde esos terminales con todas las fuentes independientes "apagadas" (las fuentes de voltaje se convierten en cortocircuitos; las fuentes de corriente se convierten en circuitos abiertos). Algunos circuitos también contienen fuentes dependientes, que deben retenerse durante este cálculo, lo que hace que el álgebra sea más compleja.

Cuándo usar el teorema de Norton

La conversión de Norton brilla cuando necesita analizar cómo se comporta una resistencia de carga a medida que varía. En lugar de recalcular toda la red para cada valor de carga, se calcula el equivalente de Norton una vez y luego se modela la carga contra este circuito simple de dos componentes. Esto ahorra tiempo en el cálculo manual y es especialmente útil para problemas de máxima transferencia de potencia, donde la carga debe ser igual a la resistencia de la fuente para extraer la máxima cantidad de vatios.

El teorema se aplica estrictamente a circuitos lineales. Si la red contiene diodos, transistores u otros componentes no lineales, el teorema de Norton no es válido. También asume que los dos terminales no están dentro de un bucle donde la energía se transfiere magnéticamente a otra parte del circuito; la inductancia mutua anula el método.

Nombrado en honor a Edward Lowry Norton, quien publicó el concepto en 1926, el teorema es matemáticamente equivalente al teorema de Thévenin publicado por Léon Charles Thévenin en 1883. Los ingenieros eligen entre ellos según si una fuente de corriente o de voltaje se ajusta más naturalmente al problema. El software de simulación de circuitos calcula los equivalentes de Norton automáticamente, pero comprender el concepto sigue siendo esencial para la depuración y para el análisis manual de redes de filtros, adaptación de impedancias y efectos de carga de amplificadores.