teorema de Thévenin

El teorema de Thévenin permite reemplazar una red compleja de resistencias y fuentes con un circuito equivalente simple: una fuente de voltaje en serie con una resistencia. Este circuito equivalente se comporta de manera idéntica al original en dos terminales específicos, sin importar la carga que se conecte a ellos. El teorema se aplica a circuitos lineales que contienen resistencias, fuentes de voltaje independientes y fuentes de corriente independientes.

El equivalente de Thévenin consta de dos partes. El voltaje de Thévenin (V_th) es el voltaje de circuito abierto medido a través de los terminales cuando no hay carga conectada. La resistencia de Thévenin (R_th) se encuentra anulando todas las fuentes independientes (reemplazando las fuentes de voltaje con cortocircuitos y las fuentes de corriente con circuitos abiertos) y midiendo la resistencia vista desde los terminales. Una vez que se tienen V_th y R_th, se puede predecir la corriente y el voltaje a través de cualquier resistencia de carga conectada a los terminales originales utilizando cálculos sencillos de la ley de Ohm.

Cuando lo necesita

El análisis de circuitos se vuelve tedioso cuando se tiene una red de múltiples etapas que alimenta una carga que cambia con frecuencia. En lugar de resolver todo el circuito repetidamente para cada valor de carga, encuentre el equivalente de Thévenin una sola vez. Luego, para cualquier carga, la corriente a través de ella es simplemente I = V_th / (R_th + R_load). Esto ahorra tiempo de cálculo en trabajos de diseño, resolución de problemas y problemas de adaptación de impedancias.

El teorema falla para elementos no lineales como diodos y transistores que operan fuera de sus regiones lineales. Tampoco se aplica cuando se necesita encontrar la disipación de potencia dentro de la propia red de la fuente, solo en los terminales de carga. Para circuitos que contienen fuentes dependientes (fuentes controladas por voltajes o corrientes en otras partes del circuito), el método aún funciona, pero requiere un manejo más cuidadoso al anular las fuentes.

Nombrado en honor al ingeniero francés Léon Charles Thévenin, este teorema es fundamental para la teoría de circuitos y sigue siendo una de las herramientas más prácticas en ingeniería eléctrica. Su dual, el teorema de Norton, expresa la misma equivalencia como una fuente de corriente en paralelo con una resistencia, y ambos se pueden convertir fácilmente entre sí.