Thévenin- en Norton-equivalent berekenen

Vul je waarden in. Het antwoord en de volledige uitgewerkte oplossing worden bijgewerkt terwijl je typt.

Resultaat

Thévenin-spanning Vth9,6 V
Thévenin-weerstand Rth2,4 Ω
Norton-stroom In4 A
Maximaal vermogen naar een belasting RL = Rth9,6 W

Bepaal de Thévenin- en Norton-equivalenten van een gelijkstroomschakeling tussen twee klemmen. Beschrijf de schakeling als een korte netlist van weerstanden, spanningsbronnen en stroombronnen. De calculator stelt de knooppuntsvergelijkingen op, lost ze op voor de open-klemspanning Vth, zet de bronnen uit om Rth te vinden, en geeft de Norton-stroom In en het maximale vermogen dat een belasting kan opnemen.

Stapsgewijze oplossing

Knooppuntsanalyse van de schakeling

onbekenden: V1, Va, IV1 (IV stroomt de +klem van de bron in)
knooppunt 1: IV1 + (V1 − Va)/4 = 0
knooppunt a: (Va − V1)/4 + Va/6 = 1
V1 = 12

Knooppuntspanningen

V1 = 12 V
Va = 9,6 V
Vth = Va − 0 = 9,6 V

Thévenin-weerstand

Zet de onafhankelijke bronnen uit: spanningsbronnen worden kortsluitingen, stroombronnen worden open circuits. Stuur dan een teststroom van 1 A klem A in en klem B uit.
knooppunt 1: IV1 + (V1 − Va)/4 = 0
knooppunt a: (Va − V1)/4 + Va/6 = 1
V1 = 0
Rth = (Va − 0)/1 A = 2,4 Ω

Norton-equivalent

In = Vth/Rth = 9,6/2,4 = 4 A

Belangrijke formules

Thévenin-spanning
Vth = Vopen circuit
Thévenin-weerstand
Rth: alle bronnen uit, gezien vanaf a–b
Norton-stroom
IN = Vth/Rth
Belastingsstroom
IL = Vth/(Rth + RL)
Maximale vermogensoverdracht
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Hoe vind je een Thévenin-equivalent

  1. Verwijder de belasting en bepaal de open-klemspanning tussen de klemmen A en B: Vth = V_A − V_B.
  2. Zet de onafhankelijke bronnen uit: vervang spanningsbronnen door kortsluitingen en stroombronnen door open circuits.
  3. Bepaal de weerstand die je tussen A en B ziet: dat is Rth. Met een testbron: Rth = V_test/I_test.
  4. Norton: In = Vth/Rth, met dezelfde Rth parallel.
  5. Maximale vermogensoverdracht: een belasting RL = Rth ontvangt Vth²/(4Rth).

Vragen en antwoorden

Hoe schrijf ik de netlist?

Eén element per regel of gescheiden door puntkomma’s: een naam die met R, V of I begint, twee knooppuntnamen en een waarde, bijvoorbeeld R1 a b 4k. Knooppunt 0 (of gnd) is aarde. Bij V1 a b 12 zit de +klem bij a. Bij I1 a b 2 stroomt de 2 A door de bron van a naar b, dus hij komt de schakeling in bij b.

Kan ik eenheidsvoorvoegsels gebruiken?

Ja: k voor kilo, meg of M voor mega, m voor milli, u of µ voor micro, n voor nano en p voor pico. 4,7k betekent 4700 Ω. Let op: SPICE leest M als milli; hier betekent M mega, dus meg is de veiligste schrijfwijze voor mega.

Waarom gebruikt de calculator een teststroom voor Rth?

Weerstanden combineren in serie en parallel werkt alleen voor eenvoudige schakelingen. Met 1 A in klem A injecteren terwijl alle bronnen uit staan, werkt altijd: de spanning die over de klemmen verschijnt, is gelijk aan Rth.

Worden afhankelijke bronnen ondersteund?

Nee, alleen weerstanden en onafhankelijke spannings- en stroombronnen. Bij afhankelijke bronnen moet Rth worden gevonden met een testbron terwijl de afhankelijke bronnen aan blijven.

Wat als Rth uitkomt op 0?

Dan zit er een ideale spanningsbron direct over de klemmen. Het Thévenin-equivalent is dan gewoon die bron, en een Norton-equivalent bestaat niet.

Oefen het zelf

Oefen Thévenin en Norton

Een calculator geeft het antwoord. Op het tentamen heb je de methode nodig: oefen die met nieuwe opgaven, hints en uitgewerkte oplossingen.

</> Insluiten

Gratis voor docenten en scholen: plak deze code in je cursuspagina, LMS of website. Studenten kunnen de rekenmachine en de uitgewerkte oplossing zonder account gebruiken.

Meer calculators