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Orientación Universidad
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laboratorio Thevenin y Norton, Exámenes de Análisis de Circuitos Eléctricos

laboratorio resuelto con procedimiento y simulaciones

Tipo: Exámenes

2020/2021

Subido el 06/10/2021

diego-fernando-parra-nova
diego-fernando-parra-nova 🇨🇴

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON
OBJETIVOS
- Determinar el circuito equivalente de Thévenin y Norton
- Verificar el principio de transferencia de potencia máxima
TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON
El teorema de Thevenin establece lo siguiente: cualquier red bilateral lineal de DC de dos terminales puede
sustituirse con un circuito equivalente formado por una fuente de voltaje y un resistor en serie. Por otro lado el
teorema de Norton establece que: cualquier red bilateral lineal de DC con dos terminales puede sustituirse con
un circuito equivalente formado por una fuente de corriente y un resistor en paralelo.
ELEMENTOS PARA LA PRÁCTICA
- 8 Resistencias de diferente valor a medio watt
- 1 Trimmer de 10 𝐾Ω
- 1 Multimétro
TRABAJO PREVIO
1. Asumir valores para cada uno de los componentes del circuito eléctrico de la figura 1 y determinar la resistencia
equivalente de Thevenin (𝑅𝑇𝐻) entre los terminales A y B. Ajustar los valores de las ocho resistencias de forma
que la resistencia equivalente de Thevenin sea aproximadamente 5 KΩ.
𝑅1
47 K
𝑅6
68 K
𝑅2
620
𝑅7
180 K
𝑅3
5.1 K
𝑅8
27 K
𝑅4
12 K
𝑉1
5 V
𝑅5
3 K
𝑉2
10 V
𝑹𝑻𝑯
4.98 K
Figura 1. Circuito eléctrico
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pf5
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FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON OBJETIVOS

- Determinar el circuito equivalente de Thévenin y Norton - Verificar el principio de transferencia de potencia máxima TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON El teorema de Thevenin establece lo siguiente: cualquier red bilateral lineal de DC de dos terminales puede sustituirse con un circuito equivalente formado por una fuente de voltaje y un resistor en serie. Por otro lado el teorema de Norton establece que: cualquier red bilateral lineal de DC con dos terminales puede sustituirse con un circuito equivalente formado por una fuente de corriente y un resistor en paralelo. ELEMENTOS PARA LA PRÁCTICA - 8 Resistencias de diferente valor a medio watt - 1 Trimmer de 10 𝐾Ω - 1 Multimétro TRABAJO PREVIO

  1. Asumir valores para cada uno de los componentes del circuito eléctrico de la figura 1 y determinar la resistencia equivalente de Thevenin (𝑅𝑇𝐻) entre los terminales A y B. Ajustar los valores de las ocho resistencias de forma que la resistencia equivalente de Thevenin sea aproximadamente 5 KΩ. 𝑅 1 47 K 𝑅 6 68 K 𝑅 2 620 𝑅 7 180 K 𝑅 3 5.1 K 𝑅 8 27 K 𝑅 4 12 K 𝑉 1 5 V 𝑅 5 3 K 𝑉 2 10 V 𝑹𝑻𝑯 4.98 K Figura 1. Circuito eléctrico

FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON Nota. Los grupos de laboratorio en los cuales coincidan los resultados tienen cero en la práctica.

  1. Determinar el voltaje de Thévenin (𝑉𝑇𝐻) y la corriente de Norton (𝐼𝑁 ) entre los terminales A y B. En el informe se debe indicar el procedimiento realizado. 𝑽𝑻𝑯 𝑰𝑵 5.4 V 0.0001154 A

FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON

FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON

  1. En el circuito implementado en Proteus (numeral 3), ubicar una resistencia de carga 𝑅𝐿 entre los terminales A y B. Realizar un análisis de DC sweep, en el cuál el parámetro que varía es el valor de la resistencia de carga 𝑅𝐿 ( 100 Ω a 10 𝑘Ω). Graficar en el eje de las abscisas el valor de la resistencia 𝑅𝐿 y en el eje de las ordenadas la potencia disipada por la resistencia 𝑅𝐿. Determinar para cuál valor de resistencia de carga se produce la máxima trasferencia de potencia Análisis de Dc sweep 𝑹𝑳 𝑷𝑴𝒂𝒙 5 KOhm 16.6 μW

FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON

- Verificar que se cumple la siguiente relación con los datos experimentales 𝑉𝐴𝐵 = 𝑅𝐴𝐵 ∗ 𝐼𝑆𝐶. 𝑉𝐴𝐵 = 0. 58 𝑅𝐴𝐵 ∗ 𝐼𝑆𝐶

  1. 99 𝑘 ∗ 0. 0001155 = 0. 57
  2. Fijar entre los terminales A y B un trimmer de 10 𝐾Ω. Ajustar el trimmer igual a la resistencia de Thévenin experimental (𝑅𝐴𝐵) y registrar el voltaje entre los terminales A y B (𝑉𝐿). Comprobar que la máxima potencia transferida es 𝑃𝑀𝑎𝑥 = 𝑉𝐴𝐵^2 4 𝑅𝐴𝐵^.^ Determinar el error entre el dato teórico (𝑃𝑀𝑎𝑥^ ) y el dato experimental (𝑃𝐿^ ). 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝟐 ⁄ 𝑹 (^) 𝑳 𝑷𝑴𝒂𝒙 =

⁄ 𝟒𝑹 (^) 𝑨𝑩 Error 4.99 0.295 1.7410-^5 16.810-^6 10.7%

  1. Repetir el procedimiento para tres valores de resistencia de carga que se encuentren por debajo y tres valores por encima de la resistencia de Thévenin experimental (𝑅𝐴𝐵). Completar la siguiente tabla con los valores de la tensión y la potencia para cada uno de los valores seleccionados de 𝑅𝐿. 𝑹𝑳 𝑽𝑳 𝑷𝑳 = (𝑽𝑳) 𝟐 ⁄ 𝑹𝑳 3k 0.22 16.110-^6 2.7k 0.20 14.810-^6 1k 0.09 8.110-^6 6.8k 0.33 1610-^6 12k 0.41 1410-^6 27k 0.49 6.210-^6
  2. Graficar el comportamiento de la resistencia de carga (𝑅𝐿) versus la potencia consumida por la resistencia (𝑃𝐿 ). 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0 1 2 3 4 5 6 7 Rl Pl

Rl vs Pl

FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON

  1. ¿Qué aplicación tiene el teorema de Thevenin y el teorema de Norton? El teorema de Thevenin sirve para calcular de manera rápida circuitos con varios componentes electrónicos y el de Norton para calcular eficientemente un circuito por nodos. Ambos teoremas nos facilitan el análisis de circuitos complejos, además nos permiten calcular la potencia máxima que el circuito puede consumir.
  2. Conclusiones
    • La resistencia en serie de un circuito equivalente de Thevenin es idéntica a la resistencia en paralelo del circuito equivalente de Norton.
    • El Teorema de Thevenin se concluye en la ley de Ohm para calcular la corriente circulante en una rama.
    • El teorema de Norton se concluye con el divisor de corriente para determinar la corriente circulante en una rama.
    • La potencia y la resistencia son inversamente proporcionales; esto lo podemos observar en la ecuación P=I^2 * R.
    • El circuito tiene una valor de resistencia máxima que implica un valor de potencia máxima disipada.