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P 5.4-12 The circuit shown
in Figure P 5.4-12 contains an adjustable resistor. The resistance R can be set to any value in the range
0 ≤ R ≤ 100 kΩ. |
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(a) Determine the maximum
value of the current ia
that can be obtained by adjusting R.
Determine the corresponding value of R. |
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(b) Determine the maximum
value of the voltage va
that can be obtained by adjusting R.
Determine the corresponding value of R. |
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(c) Determine the maximum
value of the power supplied to the adjustable resistor that can be obtained
by adjusting R. Determine the
corresponding value of R. |
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Figure
P 5.4-12 |
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First simplify circuit by
adding 12 kΩ and 24 kΩ resistors in series producing
a 36 kΩ resistor and then
adding the 18 kΩ
and the 36 kΩ
in parallel |
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So the circuit now looks like |
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Now do a source transformation
and we get |
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Finally, we can add the two
power sources and we have the simpliest circuit |
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We can now write down what ia and va
are. From Ohm’s law |
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And from voltage division |
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(a) Determine the maximum
value of the current ia
that can be obtained by adjusting R.
Determine the corresponding value of R. |
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To maximize , denominator needs
to be as small as possible. So set R
to 0. |
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(b) Determine the maximum
value of the voltage va
that can be obtained by adjusting R.
Determine the corresponding value of R. |
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To maximize , let’s take first
derivative with respect to R and set equal to zero. |
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This will be zero if R approaches
infinity, then , which in turn
allows . So maximum results when R is a maximum, so R is 100 kΩ |
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(c) Determine the maximum
value of the power supplied to the adjustable resistor that can be obtained
by adjusting R. Determine the
corresponding value of R. |
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Power to R can be found by |
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Again take first derivative
and set equal to zero |
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This equals zero when |
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So the power then is |
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