Wat is een brontransformatie?
Een brontransformatie is een proces waarbij een circuit wordt voorgesteld vanuit het oogpunt van de belasting of van het volgende circuit. Het concept van brontransformatie suggereert dat elke stroombron kan worden weergegeven als een spanningsbron of een stroombron. Als de elektrische impedantie voor de belasting of het volgende circuit kan worden berekend, is de analyse van het circuit vereenvoudigd. Brontransformatie wordt toegepast bij het ontwerpen en testen van verschillende soorten circuits - van relatief eenvoudige gelijkstroomcircuits (voor gelijkstroomvermogenberekeningen) tot complexere circuits. Voor hoge frequenties van wisselstroom (AC), zoals radiofrequenties, helpt de brontransformatie bij het ontwerpen van impedantie-matchingcircuits voor maximale vermogensoverdracht.
Elke stroombron zal impedantie vertonen onder AC-omstandigheden. De wiskunde die betrokken is bij het weergeven van impedantie onder steady-state DC kan eenvoudig worden beschreven. Een gewone en gloednieuwe 1,5-volt (V) cel of batterij heeft een open circuit spanning van ongeveer 1,5 V. Wanneer deze batterij is aangesloten op een apparaat en stroom wordt afgevoerd, daalt de spanning onder 1,5 V. Het is zeker dat er komt een niet-nul stroom van de batterij.
Als een 1,5 V-batterij bijvoorbeeld 1,4 V meet terwijl een stroom van 0,01 ampère (A) erdoor stroomt, kan de batterij worden weergegeven als een ideale 1,5 V-spanningsbron in serie met een interne weerstand. De interne weerstand heeft een daling van 0,1 V, wat het verschil is van de interne ideale spanningsbron en de uitgang van de aansluitingen. Een stroom van 0,01 A geeft aan dat de weerstand van de batterij 0,1 V / 0,01 A moet zijn, gelijk aan 10 ohm. De 10 ohm is de berekende interne weerstand van de batterij en wordt verdeeld in de samenstelling van de elektrolyt en elektroden in de batterij.
De stelling van Thevenin stelt dat elke stroombron een ideale spanningsbron is in serie met een interne weerstand. Voor tijdelijke en AC-analyse is de stelling van Thevenin nog steeds van toepassing, maar complexiteit manifesteert zich wanneer de resistieve, capacitieve en inductieve componenten van de interne weerstand moeten worden berekend. In de eenvoudigste impedantie bij DC-omstandigheden in stabiele toestand, kan de batterij binnen worden vertegenwoordigd door een netwerk van weerstanden met weerstandswaarden die afhankelijk zijn van temperatuur en stroom. Om de stelling van Thevenin in eenvoudige bewoordingen te beschrijven, wordt de spanningsbron behandeld als een kortsluiting, waarna de weerstand aan de uitgangsklemmen wordt berekend met behulp van de wet van Ohm die suggereert dat weerstanden in serie worden toegevoegd.
Volgens de stelling van Norton suggereert brontransformatie dat de interne weerstand op dezelfde manier wordt berekend. In plaats van een nulweerstandsspanningsbron wordt een oneindige weerstandsstroombron gebruikt, maar de resultaten zijn hetzelfde. De berekende spanning en stroom, en dus het vermogen dat wordt geleverd aan een externe belasting, zal hetzelfde zijn met de stelling van Thevenin of Norton.