Théveninova věta
Pokud máme složitý obvod, budou i výpočty s ním složité. Naštěstí existuje způsob, jak zjednodušit sebesložitější lineární obvod na pouhou kombinaci ideálního zdroje sériově spojeného s rezistorem, díky tomu pak máme lepší přehled jak se obvod se zatížením chová.
Věta o náhradním zdroji
Thévenin říká, že každý sebesložitější lineární obvod lze nahradit reálným zdrojem napětí. A jak jsme řešili v článku o zdrojích, reálný zdroj se skládá z ideálního zdroje napětí a vnitřního odporu. Po připojení zátěže na zvolené svorky bude na nich identický proud i napětí, jako by byla zátěž napájena původním obvodem. Protože je ekvivalentní obvod reálný zdroj, jsou jeho parametry určeny dvěma hodnotami, napětím naprázdno U₀ a vnitřním odporem Rᵢ.
Postup
- Na zvolených svorkách odpojit zátěž.
- Vypočítat napětí naprázdno.
- Nahradit zdroje jejich vnitřními odpory. Ideální zdroj proudu rozpojíme, ideální zdroj napětí zkratujeme.
- Vypočítáme celkový odpor z pohledu svorek – to je hledaný odpor Rᵢ.

Příklad

Dělič napětí ze dvou rezistorů 1 kΩ. Zdroj proudu Iₖ = 100 mA. Paralelně k odporu R₂ připojena zátěž 20 kΩ.
V prvním kroku odpojíme zátěž a vypočteme napětí naprázdno na výstupních svorkách. Máme dva rezistory, oběma protéká proud 100 mA.
$$U_0 = R_2 \cdot I = 1000 \cdot 0{,}1 = 100 \text{ V}$$
Nyní nahradíme zdroj proudu jeho vnitřním odporem. U proudového zdroje je vnitřní odpor nekonečný, proto zdroj odpojíme. V tu chvíli se R₁ elektricky odpojí také, takže celkový odpor je dán pouze odporem R₂:
$$R_i = R_2 = 1 \text{ k}\Omega$$
Nyní můžeme sestavit Théveninův ekvivalentní obvod s parametry U₀ = 100 V a Rᵢ = 1 kΩ.

Připojíme zátěž na svorky náhradního obvodu a vypočteme napětí na zátěži. Protože jde o dva rezistory v sérii s napěťovým zdrojem, využijeme vzorec pro nezatížený dělič:
$$ U_z = U_0 \cdot \frac{R_z}{R_z + R_i} = 100 \cdot \frac{20}{20 + 1} \doteq 95{,}2 \, \text{V} $$
Proud zátěží:
$$ I_z = \frac{U_z}{R_z} = \frac{95{,}2}{20000} \doteq 4{,}76 \, \text{mA} $$
Kontakt
nazornaelektrotechnika@gmail.com