|
|||||||||||||||||||
P 4.2-6 Simplify the circuit shown in Figure P 4.2-6 by replacing series and parallel resistors with equivalent resistors; then analyze the simplified circuit by writing and solving node equations. (a) Determine the power
supplied by each current source. (b) Determine the power
received by the 12-Ω resistor. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Figure
P 4.2-6 |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
There is the 40 Ω and the 10 Ω resistors in parallel they
become effectively |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
So this 8 Ω
is in series with the 12 Ω
So we have a 20 Ω
effective resistor. We also have a 60 Ω
and a 120 Ω resistor in parallel. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
So now
we can redraw the equivalent circuit and set up the node equations. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
We have also placed a ground
point for reference, and labeled 3 node points. Now we can write out the 3 node equations. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
At Node a |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
At Node b |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
At Node c |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
We can rewrite these equations
into standard form and use MATLAB to solve for the three nodes, va, vb,
and vc. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
(a) Determine the power
supplied by each current source. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Since the two current sources
have common bottom terminals connected which we are calling ground, so the
voltage across the 3 mA source is va,
and the voltage across the 2 mA source is vb. So we can plug
these equations into MATLAB and solve. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
and |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
(b) Determine the power
received by the 12-Ω resistor. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
The Power dissipated by the 12
Ω resistor can be found
by using |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Again put these equations in to MATLAB and let
it do the calculations. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
From MATLAB we get the answers |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
MATLAB code and results
follow: |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
%Program
to Solve PH 320 Homework Problem P.4.2-6 %version
2019-01-28 DW Donovan clear all; RR = [(1/20 + 1/20)
(-1/20) (-1/20); (-1/20) (1/20 + 1/10) (-1/10); (-1/20) (-1/10) (1/20 + 1/10 + 1/40)]; II = (1e-3)*[3
2 0]'; VV = RR\II; va = VV(1); vb = VV(2); vc = VV(3); P3 = va*3; P2 = vb*2; P12 = -((va - vb)/20).^2*12; Ans = {['Va = ' num2str(va) ' V'] ['P3 = ' num2str(P3) ' mW']; ['Vb = ' num2str(vb) ' V'] ['P2 = ' num2str(P2) ' mW']; ['Vc = ' num2str(vc) ' V'] ['P12 = ' num2str(P12) ' W']}; Ans |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
%{ Ans = 'Va = 0.244 V' 'P3 = 0.732 mW' 'Vb = 0.228 V' 'P2 = 0.456 mW' 'Vc = 0.2 V' 'P12 = -7.68e-06 W' %} |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|