노턴 등가와 전원 변환
두 모습이 같은 직선이 되게 하라
노턴 전류 I_N을 밀어 보라. 전류원·병렬저항(파랑)의 단자 직선이 옮겨 간다. 그것이 같은 박스의 테브난 직선(금색)과 정확히 겹치는 I_N을 찾아라.
전류원 병렬도 같은 직선을 그린다
전류원 I_N에 저항 R_N을 병렬로 두고 단자를 보면, 단자전류는 I = I_N − V/R_N이다. 이것은 기울기 −1/R_N인 직선으로, 테브난의 V-I 직선과 모양이 같다. 단자를 열면(개방) 전류가 모두 R_N으로 흘러 V = I_N·R_N, 단자를 닫으면(단락) 전류가 모두 단자로 흘러 I = I_N이다. 그래서 노턴 전류는 곧 단락전류다.
전원 변환: 두 형태를 오가기
두 직선이 겹치려면 기울기와 절편이 같아야 한다. 기울기가 같으려면 R_N = R_th, x절편(개방전압)이 같으려면 I_N·R_th = V_th다. 정리하면 V_th = I_N·R_th, 곧 I_N = V_th/R_th다. 이 한 쌍의 관계로 전압원 직렬을 전류원 병렬로, 또 그 반대로 자유롭게 바꾼다. 이것이 전원 변환이다.
변환이 회로를 간단하게 만든다
복잡한 회로를 풀 때, 전원 변환으로 전압원과 전류원을 한 종류로 모으면 가지들을 합치기 쉬워진다. 병렬 전류원끼리는 그냥 더하고, 직렬 전압원끼리도 그냥 더한다. 테브난·노턴·전원 변환은 결국 같은 박스를 보는 세 가지 방식이고, 문제에 가장 편한 모습을 골라 쓰면 된다.
첫 화면으로 돌아가서
노턴 전류 I_N을 밀자 전류원·병렬저항의 단자 직선이 위아래로 옮겨 갔고, I_N = V_th/R_th = 2 A에서 그 직선이 테브난 직선과 정확히 포개졌다. 같은 저항을 두고 전압원을 세우든 전류원을 세우든, 단자에서는 한 개의 V-I 직선으로 똑같았다. 박스를 보는 방식이 둘일 뿐, 박스 자체는 하나였다.