Circuitos fechados, abertos e em carga

Um circuito é dito em aberto quando a corrente através de dois dos seus terminais é igual a zero (figura 3.11(a)). Da mesma forma um circuito é dito em curto-circuito quando a tensão entre dois dos seus terminais é igual a zero (figura 3.11(b)). Por fim um circuito é dito em carga quando entre dois dos seus terminais se encontra uma resistência de valor finito diferente de zero (figura 3.11(c)). Nesse caso podemos escrever

$$v=R_L i.$$ (3-5.03)

Figura 3.11: circuito aberto (a), circuito fechado (b) e em carga (c).

Porém esta equação tem apenas em linha de conta a carga $R_L$. Qual o valor da tensão entre A e B quando $R_L = \infty$ ? Qual o valor da corrente quando $R_L=0$ ? Estas perguntas só terão resposta quando conhecermos o circuito que se encontra carregado por $R_L$. Vamos aplicar o terorema de Thevenin e considerar que o circuito se pode representar por uma fonte de tensão $V_{th}$ em série com uma resistência $R_{th}$ como indicado na figura 3.12(a).

Figura 3.12: circuito em carga resistiva (a) e recta de carga (b).

Neste caso podemos escrever

$$v = V_{th} - R_{th} i,$$ (3-5.04)

e também a recta de carga

$$v=R_L i.$$ (3-5.05)

Ambas as rectas podem ser representadas num gráfico v em função de $i$ como indicado na figura 3.12(b). Podemos constatar que:

a) a equação (3-5.4) representa um segmento de recta de inclinação negativa igual a ${{\Delta v}/{\Delta i}} = R_{th}$ e caracteriza o gerador de Thevenin.

b) a equação (3-5.5) representa um segmento de recta de inclinação positiva igual a $R_L$ e caracteriza a carga do circuito.

c) a intersecção das duas curvas obtem-se da resolução do sistema

$$\cases {v = V_{th} - R_{th} i\cr v=R_L i\cr}$$ (3-5.06)

e permite obter as coordenadas do ponto de funcionamento $Q$, que são

$$i_Q = {{V_{th}}\over {R_L + R_{th}}}$$ (3-5.07)

$$V_Q = {{R_L V_{th}}\over {R_L + R_{th}}}$$ (3-5.08)

d) a ordenada na origem da curva (3-5.4) é $V_{th}$, i.e., o valor da tensão de Thevenin.

e) o valor da corrente de curto-circuito, i.e., para $v=0$, é $i_{cc} = V_{th}/R_{th}$ ou seja a corrente de Norton $I_N$.

As rectas da figura 3.12(b) definem completamente o funcionamento do circuito em questão e através delas poderemos determinar tanto o circuito de Thevenin como o de Norton equivalentes.