6. Verifica sperimentale del teorema di Thevenin

Verifica sperimentale del teorema di Thevenin
Marco Coppelli - Bruno Stortoni
6. Verifica sperimentale del teorema di Thevenin
Scopo della prova
Dato un circuito a più maglie, effettuare il calcolo del circuito equivalente applicando il teorema di
Thevenin tra due punti ed eseguire il confronto con quello originario.
Materiali e strumentazione
2 Alimentatori
Multimetro, oppure un voltmetro
Alcuni resistori di diverso valore.
Basetta per montaggi sperimentali e fili di collegamento
Schema elettrico
Fig. 1
Esecuzione della prova
La verifica sperimentale del teorema di Thevenin consiste, in questo caso, nei seguenti passi:
1. Monta il circuito mostrato nella figura 1.
Attenzione! Gli alimentatori stabilizzati che sono usualmente presenti nei laboratori di elettronica
sono solitamente progettati per avere il negativo a massa. I due generatori E1 ed E2, presenti nella
figura 1, non hanno i loro poli negativi in comune. Per evitare problemi dovresti impiegare delle
batterie oppure, nel ramo di sinistra, dovresti spostare E1 più in basso di R1 così che il suo polo
negativo sia connesso con quello negativo di E2.
Per evitare che i resistori siano attraversati da correnti troppo elevate (tali da surriscaldarli), sceglili
di valore non inferiore a 330 Ω e limita il valore della f.e.m. di ciascuno dei due generatori a non
più di 15 V
1
Verifica sperimentale del teorema di Thevenin
Marco Coppelli - Bruno Stortoni
2. Dopo aver montato il circuito, occorre scegliere quale parte semplificare e sostituire con un
circuito equivalente. In questo caso, ad esempio, puoi scegliere di semplificare la parte a sinistra dei
punti A e B. Il ramo costituito da R2 ed E2 risulta, allora, il carico del circuito equivalente.
3. Come possiamo verificare se il circuito equivalente svolge la stessa funzione di quello originario?
Basta controllare se produce gli stessi effetti sul carico. In questo caso basta controllare se ai capi
del carico la tensione (o la corrente che lo attraversa) è la stessa quando è connesso al circuito
originario e quando, invece, è connesso al circuito equivalente.
Poiché è più semplice misurare la tensione misuriamo, nel circuito originario (quello di fig. 1), la
tensione tra i punti A e B quando entrambi i generatori sono accesi e connessi.
4. Impiega il teorema di Thevenin per semplificare, con il solo metodo teorico, la parte di circuito a
sinistra dei punti A e B e calcola i valori della E eq e della Req, da usare per montare il circuito
equivalente.
5. Prima di smontare il circuito puoi procedere ad una prima verifica dell’esattezza di quanto hai
calcolato. Sconnetti il ramo a destra dei punti A e B (quello costituito da R2 ed E2) ed effettua due
misure:
- Misura la tensione esistente tra i punti A e B. Questo valore dovrebbe coincidere, a meno degli
errori di misura e di calcolo, con quello calcolato per E eq.
- Per la misura della resistenza equivalente (R eq) occorre togliere il generatore di tensione E1 e
sostituirlo con la sola sua resistenza interna. Se stai usando un alimentatore stabilizzato o una
batteria il valore della resistenza interna è solitamente trascurabile rispetto alle resistenze impiegate
nel circuito, per cui puoi sostituire il generatore di tensione con un corto circuito. Con un Ohmetro
misura la resistenza presente tra i punti A e B. Il valore rilevato dovrebbe essere uguale o molto
vicino a quello calcolato per Req.
6. Monta il circuito equivalente costituito da un alimentatore Eeq e da un resistore Req in serie ad
esso. Prima di collegarlo devi regolare l’alimentatore che deve produrre la f.e.m. equivalente ad una
tensione pari a quella calcolata per E eq. Trascurando la sua resistenza interna, devi montare in serie
ad esso un resistore di valore Req. Per ottenere questo ben definito valore puoi collegare insieme più
resistori di valori adeguati oppure puoi utilizzare un reostato che regolerai, con l’aiuto di un
ohmetro, per ottenere il valore desiderato.
7. Collega il ramo a destra dei punti A e B (costituito da R2 ed E2) al circuito equivalente.
8. Misura la tensione tra A e B in questo nuovo circuito e confrontala con quella ottenuta
inizialmente. Se non si sono effettuati gravi errori nel procedimento, i due valori dovrebbero essere
quasi uguali a meno di piccole differenze dovute alle tolleranze dei resistori ed agli errori di lettura.
2