Nem sempre as leis de Ohm e de Kirchoff constituem a ferramenta necessária para a resolução de circuitos mais complexos.
O teorema de Thévenin faz parte de um grupo de teoremas sobre estruturas elétricas complexas, possibilitando-nos meios mais eficazes para a análise simplificada de circuitos dessa natureza.
A técnica utilizada possibilita a redução de um circuito complexo a um circuito equivalente simples, que passa a atuar como a rede original.
O teorema de Thévenin pode ser enunciado da seguinte maneira: “qualquer rede de dois terminais pode ser substituída por um circuito equivalente simples, constituído por um gerador, chamado gerador de Thévenin, cuja
tensão ETH, atuando em série com sua resistência interna RTH, obriga a corrente a fluir através de uma carga”
O Teorema de Thévenin (pronuncia-se “têvênã”) é uma ferramenta para o cálculo de correntes aplicadas em cima de um determinado componente de um circuito.
Através desse teorema, convertemos um circuito complexo em um circuito simples, contendo apenas uma fonte de alimentação (VTH), um resistor equivalente (RTH) e o resistor cuja corrente que passa por ele desejamos saber.
Para que essa ideia fique mais clara, observe a Figura abaixo.
Nela convertemos o circuito da esquerda em um circuito equivalente usando o Teorema de Thévenin. RX é o componente do circuito original cuja tensão e corrente aplicadas sobre ele desejamos saber.
Por exemplo, se quisermos saber a corrente que passa em R3, RX será R3.
Repare que demos um exemplo simples. A importância desse teorema fica mais clara quando temos um circuito complexo, com vários resistores e várias fontes de alimentação.
Todo o circuito será substituído por um circuito simples (o circuito equivalente de Thévenin, à direita na Figura abaixo), tornando muito mais simples todo cálculo da corrente aplicada sobre um determinado componente do circuito sendo analisado.
Com o tempo, você verá que há determinados tipos de circuito que são mais fáceis de serem resolvidos usando o Teorema de Thévenin, enquanto que outros tipos são mais fáceis de serem resolvidos usando o Teorema de Norton.
Em geral, quando RX está em série com outros resistores, é mais fácil usar o Teorema de Norton e, quando RX está em paralelo com outros resistores, é mais fácil usar o Teorema de Thévenin.
Marcamos como A e B os pontos onde o componente cuja corrente queremos descobrir são conectados
ao circuito. VTH será igual à diferença de potencial existente entre A e B, removendo-se o componente do circuito.
No circuito da Figura acima, se quisermos descobrir a corrente que passa por R3, os pontos A e B serão os pontos do circuito que ficarão “abertos” ao removermos R3 do circuito, como mostramos na abaixo.
VTH será igual à diferença de potencial existente entre A e B. Nesse exemplo específico, VTH será igual a VR2, já que R2 e R3 estão em paralelo.
Note que em outros circuitos pode ser que a diferença de potencial entre A e B seja calculada de outra forma: o cálculo vai depender do circuito.
Nesse exemplo simples, como VTH é igual a VR2, podemos descobrir o seu valor usando a fórmula de divisor de tensão. Neste caso, VTH será:
O cálculo de RTH é extremamente simples. Basta calcular a resistência entre os pontos A e B do circuito como se a fonte de alimentação estivesse em curto, isto é, removendo-se a fonte de alimentação do circuito e substituindo-a por um fio. Assim, para o circuito apresentado na primeira figura onde queremos calcular a corrente que passa por R3, RTH é calculado como mostra a Figura abaixo.
Neste caso, RTH será R1 em paralelo com R2. Assim como ocorre com o cálculo de VTH, o cálculo de RTH dependerá do circuito.
A corrente que passa por RX – que é o principal propósito do Teorema de Thévenin – será dada diretamente pela equação das correntes (4.2):
