El equivalente de Thévenin
Desliza la carga: los terminales trazan una recta
La recta de la gráfica es la relación entre tensión y corriente vista desde los terminales, y el punto sobre ella es el punto de operación con la carga actual. Al cambiar la resistencia de carga R_L, el punto de operación se desliza por la recta; busca el lugar donde la tensión en terminales es exactamente la mitad de la tensión de circuito abierto. Esa R_L es la resistencia interna de la caja, R_th.
Tensión de Thévenin = tensión en circuito abierto
Si se desconecta del todo la carga, la corriente cae a 0. Entonces la tensión en la resistencia interna también es 0, así que la tensión interior de la caja aparece intacta en los terminales, y es la mayor tensión que la caja puede dar. Ese valor es la tensión de Thévenin V_th, también llamada tensión de circuito abierto.
Resistencia de Thévenin = pendiente de la recta
Al bajar la resistencia de carga sube la corriente y cae la tensión en terminales. Cuánto baja esa tensión por cada 1 amperio más de corriente, es decir, la pendiente de la recta, es la resistencia interna R_th. Si se cortocircuitan los terminales llevando la carga a 0, la tensión en terminales se hace 0 y la corriente sube hasta la corriente de cortocircuito I_sc = V_th/R_th.
La media tensión señala R_th
En el instante en que la resistencia de carga iguala a la interna, ambas se reparten la tensión a partes iguales y la tensión en terminales es exactamente la mitad de la de circuito abierto. Por tanto, basta encontrar la carga con la que la tensión cae a la mitad: ese valor es R_th. La caja de la gráfica tiene V_th = 12 V y R_th = 6 Ω, así que con R_L en 6 Ω la tensión en terminales queda en 6 V. En la práctica se ha medido la resistencia interna sin abrir la caja ni una vez.
Plegar la caja en una sola recta
Con conocer una tensión de circuito abierto V_th y una resistencia interna R_th, desde fuera es imposible saber si la caja contiene diez resistencias o varias fuentes. La única recta V-I que fijan esos dos valores sustituye a la caja entera. Como muestra la figura de esta sección, si la caja con el signo de interrogación se redibuja como una fuente de tensión y una resistencia, desde los terminales a y b se ve exactamente igual. Al analizar una parte de un circuito grande, plegar el resto en esta única recta simplifica mucho el problema.
De vuelta a la primera pantalla
Mientras cambiabas R_L, el punto de operación siempre se deslizó por la misma recta. Sin carga, la recta señalaba la tensión de circuito abierto V_th en el eje horizontal; en cortocircuito, la corriente de cortocircuito I_sc en el eje vertical. Donde la tensión en terminales llegó a la mitad, R_L valía exactamente R_th. Sin mirar ni una vez dentro de la caja, una sola recta sustituyó todo lo que había en ella.